Введение к работе
Актуальность работы.
Основными направлениями научно-технического прогресса в строительстве является расширение номенклатуры конкурентноспособных материалов и изделий, снижение их материало- и энергоёмкости, улучшение эксплуатационных свойств, экономия природных ресурсов за счёт использования отходов промышленности.
Среди строительных материалов и изделий специального назначения выделяется большая группа, с, использованием гпинозёмсодержащего сырья. К этой группе относятся шамотные и высокоглинозёмистые изделия, корундовая и мулли-токорундовая керамика, алюминатные и расширяющиеся цементы. Оксид алюминия, в зависимости от назначения материала, придаёт огнеупорность, значительную прочность или приводит к увеличению объёма в процессе твердения. Однако, дефицитность гпинозёмсодержащего сырья и высокая энергоёмкость технологий сдерживает производство и потребление этих высококачественных материалов.
Перспективным направлением решения существующих проблем является разработка малоэнергоёмких технологий производства материалов специального назначения на основе глинозёмсодержащих и других промышленных отходов. В области огнеупоров, где наиболее полно раскрываются возможности оксида алюминия, представляет особый интерес разработка технологий получения безобжиговых изделий, набирающих монтажную прочность после прессования за счёт контактно-конденсационного твердения и упрочняющихся в конструкции при первом выводе теплового агрегата в рабочий режим.
Использование промышленных отходов решает целый комплекс современных экономических, экологических и социальных проблем; снижает экологическую напряжённость, расширяет сырьевую базу и номенклатуру, способствует ресурсосбережению, улучшает качество продукта. Наиболее значительный эффект получается при использовании глинозёмсодержащих отходов различных производств, которые позволяют экономить технический глинозём, являющийся дорогостоящим и ценным сырьём. В химической и нефтеперерабатывающей промышленности широко распространены глинозёмистые катализаторы, которые после использования в промышленных процессах не находят достойного применения. Утилизация их в производстве строительных материалов может стать резервом расширения номенклатуры материалов специального назначения. Другим распространённым отходом, не на-шедшим полного применения, являются пиритные огарки, образующиеся в произ-
4
водстве чёрных металлов, алюминиевой промышленности и в производстее серной
кислоты. Поэтому вполне актуальны поиски новых путей совместной утилизации
этих отходов.
"- В настоящей работе приводятся результаты исследования по возможным
' эффективным направлениям использования двух многотоннажных отходов - отработанного глинозёмистого катализатора (ОГК) процесса Клауса и пиритных огарок при производстве строительных материалов специального назначения. Цель работы:
разработка состава огнеупорного вяжущего для безобжиговых огнеупоров (кера-мобетонов);
исследование возможности использования отработанных глинозёмистых катализаторов и пиритных огарок для получения огнеупоров;
изучение механизма структурообразования искусственного камня, происходящего после гиперпрессования и во время термообработки;
исследование свойств керамобетона на основе полученного огнеупорного вяжущего.
Научная новизна обусловлена тем, что для огнеупоров предлагается новый вид вяжущего на основе отработанных глинозёмистых катализаторов и пиритных огарок. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что процесс образования прочного камня после гиперпрессования основан на синтезе низкоосновных гидросиликатов кальция, а значительное упрочнение во время термообработки связано с прохождением твёрдофазовых реакций.
Практическая значимость работы:
разработан новый недефицитный состав огнеупорного вяжущего на основе отработанного глинозёмистого катализатора Клауса и пиритных огарок;
на основе вяжущего создан огнеупорный материал - керамобетон, набирающий монтажную прочность после прессования изделий и сушки, а эксплуатационную прочность - в конструкции при первом выводе агрегатов в рабочий режим;
целенаправленным спеканием вяжущего получен искусственный керамический камень, по свойствам близкий к корундовой керамике, имеющий повышенный запас прочности, твёрдости и износостойкости, что позволяет рекомендовать его для абразивов, деталей двигателей, узлов трения, защитной керамики;
использование разработанных составов открывает пути для утилизации ряда промышленных отходов и побочных продуктов, а также расширяет номенклатуру материалов специального назначения;
применение изделий из керамобетона позволяет увеличить срок службы футеро-вок печей и снизить энергозатраты за счёт отсутствия предварительного обжига;
разработан состав расширяющей добавки к цементам на основе ОГК;
разработка выполнена на уровне, достаточном для тиражирования в любом регионе, обладающем аналогичными отходами и испытывающем потребность в огнеупорных материалах.
На защиту выносятся:
результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов, происходящих в вяжущем при воздействии высоких температур;
составы нового огнеупорного вяжущего и композиции на его основе (керамобето-ны);
результаты исследований основных эксплуатационных характеристик керамобетона;
результаты исследований по созданию расширяющей добавки к цементам;
результаты производственной апробации и технико-экономической оценки предложенных материалов.
Апробация работы.
Результаты проведённых исследований докладывались на международных и республиканских научно-технических конференциях: Всероссийской научно-практической конференции "Экологические проблемы рационального использования и охраны водных ресурсов" (Самара, 1996), Академические чтения РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения» (Казань, 1996), «Ресурсо- и энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов» (Новосибирск, 1997), Академические чтения РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения» (Пенза, 1998).
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе в центральной печати в журнале "Строительные материалы".
Результаты исследований прошли производственную апробацию на предприятиях Самары и внедрены в учебный процесс кафедры «Строительные материалы» СамГАСА
Объём и структура работы.
Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов, приложений и списка использованной литературы, включающего 160 наименований. Основная часть изложена на 162 страницах машинописного текста, содержащего 38 рисунков и 27 таблиц.
