Введение к работе
Актуальность. В настоящее время в структуре производства мелкоштучных стеновых материалов (13,5 млрд. шт. усл. кирпича) доля керамического кирпича составляет порядка 65%. Снижение издержек производства, повышение качества и расширение ассортимента выпускаемой продукции является приоритетной проблемой кирпичного производства. Один из путей решения проблемы - использование промышленных отходов в качестве сырьевого компонента керамического кирпича. Вопрос утилизации отходов стоит на стыке проблем ресурсо- и энергосбережения, экологической безопасности, совершенствования технологий.
Среди актуальных направлений исследований важное место занимает использование пока не применяющихся зол от сжигания осадков сточных вод. Эти золы существенно отличаются составом и свойствами по сравнению с золами ТЭС, которые уже широко перерабатываются в пригодную к употреблению в реальных отраслях продукцию.
Решение задачи использования зол в многотоннажном производстве керамического кирпича связано с изучением физико-химических процессов при уплотнении керамической массы на всех этапах технологического процесса.
Работа выполнена в соответствии с федеральной целевой программой «Отходы».
Цель и задачи работы. Целью диссертации является создание технологических решений производства керамического кирпича, позволяющих обеспечить широкомасштабное применение золы от сжигания осадков сточных вод взамен части глины на действующих предприятиях, в результате чего обеспечить экономию материальных и топливных ресурсов и решить экономические и экологические вопросы.
Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи: - исследовать состав и свойства сырьевых материалов, оценить
токсикологическую и радиационную характеристики золы; |
РОС НАЦИОНАЛЬНА* бислиотекл
установить допустимое количество золы, определяющее оптимальные характеристики формирования коагуляционной, конденсационной и кристаллизационной структур керамических изделий и выявить механизм процесса спекания;
разработать технологию керамического кирпича пластического формования с использованием золы, установить экологическую оценку производства и гигиенические условия труда рабочих;
определить эксплуатационные свойства и радиационную характеристику готовой продукции;
внедрить разработанную технологию в производство керамического кирпича.
Научная новизна. Разработаны теоретические положения о составах и формировании структуры керамического кирпича с повышенными эксплуатационными свойствами, заключающиеся в использовании золы от сжигания осадков сточных вод, которая улучшает сушильные свойства керамических масс и активизирует процесс спекания керамики.
Установлено, что изменение технологических свойств пластичных масс обусловлено действием микроэлементов, которые способствуют коагуляции глинистых частиц, в результате чего их активная поверхность уменьшается и, как следствие, снижается количество связанной воды гидратных оболочек.
Выявлено, что зола, являясь химическим интенсификатором процесса спекания, способствует связыванию оксидов кальция и магния и новообразованию упрочняющих алюмосиликатов. Примеси тяжелых металлов в золе, выполняя роль гетерогенных кристаллизаторов, также способствуют кристаллизации расплава и связыванию их в полученном материале.
Установлены зависимости технологических свойств керамических масс и физико-механических характеристик кирпича от содержания золы в смеси и параметров сушки и обжига.
'**. oar е-
Практическая значимость. Разработаны составы сырьевых смесей для производства керамического кирпича пластического формования из глинистого сырья с добавкой золы от сжигания осадков сточных вод.
Разработана экологически безопасная и экономически эффективная технология керамического кирпича с повышенными эксплуатационными характеристиками за счет введения в сырьевую смесь золы. Применение золы обеспечивает повышение прочности кирпича на одну-две марки, снижение средней плотности на 100-120 кг/м3 и коэффициента теплопроводности до 0,25 Вт/м С при одновременном снижении расхода технологического топлива на 5-6%. Получена приоритетная справка Российской Федерации (№ 2002133264) «Способ изготовления керамических изделий».
Наряду с возможностью полезного использования золы ее утилизация способствует сбережению природных ресурсов и улучшению состояния окружающей среды.
Внедрение результатов. Разработанная технология внедрена в ЗАО НПО «Керамика» (г. Санкт-Петербург). В 2003г. произведено порядка 20 млн. шт. усл. кирпича.
Результаты исследований использованы при разработке Технических условий «Зола от сжигания осадков сточных вод», ТУ 5718-001-03323809-98 и технологической карты на процесс изготовления керамического кирпича ГОСТ 530-95. ТК 05173538-01-00.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на общероссийском научно-практическом семинаре «Состояние и перспективы развития керамических стеновых изделий», г. Москва, 2002г., на научно-практической конференции «Перспективы развития керамической промышленности России», г. Москва, 2003г., на Ученом Совете ОАО «ВНИИстром им. П. П. Будникова», п. Красково, 2003г., на научно-практической конференции по качеству строительства в Военном Инженерно-
техническом университете «Через качество — к бизнесу», г. Санкт-Петербург,
2003г.
На защиту выносятся:
теоретические положения о получении экологически чистого, долговечного керамического кирпича с добавкой золы от сжигания осадков сточных вод;
зависимость структуры и свойств керамического кирпича с добавкой золы от основных технологических факторов;
технология керамического кирпича с использованием в качестве компонента сырьевой смеси золы;
результаты промышленного внедрения;
анализ гигиенической и экологической безопасности производственного
процесса и радиационной оценки готовой продукции. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 127 наименований и приложений. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста и содержит 22 рисунка, 30 таблиц.
