Введение к работе
Актуальность темы. Промышленность строительных материалов является отраслью, для которой вопросы энерго- и ресурсосбережения на основе использования многотоннажных отходов промышленных производств особенно актуальны.
Значительные резервы экономии материальных и топлизно-энергетических ресурсов заложены в использовании многотоннажных отходов химической промышленности и металлургических производств, крупные накопления которых имеются в Южно-Уральском регионе и Республике Башкортостан. В частности, значительной сырьевой базой для получения строительных материалов различного назначения являются доменные шлаки Магнитогорского, Белорецкого, Нижнетагильского и др. металлургических комбинатов, известесодержащие и сульфатные отходы Стерлитамакского АО "Сода", фосфогипс Мелеузовского АО "Минудобрения". По этим группам отходов за последние 20 лет были проведены исследования с внедрением в производство ряда технических решений по их использованию в строительных технологиях, однако масштабы утилизации названных отходов остаются незначительными.
В связи с этим пподолжается поиск новых ш-тей и технологий использования данных отходов в различных отраслях и, в частности, дорожном строительстве, сельском хозяйстве, производстве строительных материалов.
Настоящая работа посвящена разработке составов и технологии получения низкоэнергоемких безобжиговых вяжущих на основе использования металлургических шлаков и многотоннажных известесодержа-щих и сульфатных отходов химической промышленности названной выше группы предприятий.
Работа выполнена в соответствии с целевой комплексной программой ресурсо- и энергосбережения в строительном комплексе на 1996 - 2000 гг. и программой "Стройнаука - 2000", принятыми Кабинетом Министров Республики Башкортостан.
Целью работы является изучение возможностей использования в качестве активаторов твердения группы многотоннажных известесодер-жащих и сульфатных отходов предприятий химической промышленности Южно-Уральского региона в составах бесклинкерных шлаковых вяжущих с показателями, приближающимися к клинкерным цементам и не уступающими шлакопортландцементу, и разработка технологии их по-
лучения.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
-
Исследование возможности использования в качестве известесодержащих активаторов известково- (ИШВ) и сульфатно-шлаковых вяжущих (СШВ) группы отходов АО "Сода" (г. Стерлитамак) - ТОС (твердые остатки садового производства), МОГ (мелкие остатки гашения), ЦП (цементная пыль).
-
Исследование возможности использования в качестве сульфатных компонентов СШВ фосфогипса Мелеузовского АО "Минудобрения", борогипса Актюбинского химкомбината, гипсовой мелочи АО "Сода".
-
Исследование свойств бесклинкерных шлаковых вяжущих типа известково- и сульфатно-шлаковых на основе доменных гранулированных шлаков Магнитогорского, Белорецкого, Нижнетагильского, Ашин-ского металлургических комбинатов и известесодержащих и сульфатных отходов-активаторов.
-
Изучение возможности повышения активности шлаковых вяжущих за счет повышения дисперсности компонентов сырьевой смеси.
-
Исследование составов сульфатно-шлакового вяжущего с повышенным содержанием сульфатного компонента.
-
Исследование свойств растворов и бетонов на основе разработанных составов бесклинкерных шлаковых вяжущих.
-
Разработка и апробация в производственных условиях технологии получения бесклинкерных шлаковых вяжущих с использованием промышленных отходов и оценка ее технико-экономической эффективности.
Научная новизна.
-
Предложена теория влияния активной и инертной составляющих дисперсных продуктов, содержащих известь и инертную фазу, на активность известково-шлаковых вяжущих.
-
Теоретически обоснована возможность двухфункционального использования известесодержащих отходов в составах сульфатно-шлаковых вяжущих с применением в качестве сульфатного компонента фосфогипса - в качестве нейтрализатора исходного фосфогипса на первом этапе; в качестве активатора твердения на втором этапе.
-
Изучены особенности перекристаллизационных процессов в системе СаО - А1203 - S03 сульфатно-шлаковых вяжущих в зависимости от
количественного соотношения этих фаз, выполнены расчеты объемных изменений в системах этого типа.
Практическое значение работы заключается в расширении сырьевой базы производства шлаковых вяжущих за счет замены в их составах стандартных активаторов - извести, портландцемента, природного гипса на ранее не использовавшиеся для этих целей многотоннажные известе-содержашие и сульфатные отходы химической промышленности и разработке технологии получения бесклинкерных шлаковых вяжущих на основе данных отходов.
Реализация технологии получения бесклинкерных шлаковых вяжущих на основе промышленных отходов в рамках действующего производства на предприятиях металлургической и химической промышленности позволяет, в определенной мере, замкнуть технологический цикл и сократить объем отходов.
Бесклинкерные известково- и сульфатно-шлаковые вяжущие на основе металлургических шлаков и отходов химических производств, производимые по упрощенной технологии, в ряде случаев способны успешно заменить дорогостоящие высокоэнергоемкие клинкерные цементы при получении строительных растворов различного назначения, бетонов, строительных изделий и конструкций.
По результатам проведенных исследований и производственных испытаний разработаны нормативные документы, регламентирующие технологические, экономические и санитарно-гигиенические аспекты производства и применения шлаковых вяжущих из промышленных отходов, в том числе технические условия ТУ 5744-015-00204872-94 "Вяжущее сульфатно-шлаковое", технологический регламент на производство сульфатно-шлакового вяжущего, исходные данные на проектирование линии по его производству на Стерлитамакском АО "Сода".
Реализация работы состоит в использовании результатов исследований при внедрении технологии производства шлаковых вяжущих с использованием промышленных отходов на Стерлитамакском АО "Сода". Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии составит в ценах, действующих на апрель 1998 года, более 3 млн. деноминированных рублей при производстве вяжущего в объеме 45 тыс. т в год и позволит предотвратить экологический ущерб, наносимый загрязнением окружающей среде отходами производства.
-(,-
Автор защищает:
составы бесклинкерных шлаковых вяжущих на основе доменных гранулированных шлаков, группы сульфатных и известесодержаших крупнотоннажных отходов химической промышленности;
результаты теоретических и экспериментальных исследований по изучению закономерностей процессов структурообразования и перекристаллизации в трехкомпонентных системах СаО - А]203 - S03;
технологию получения бесклинкерных шлаковых вяжущих на основе отходов промышленности.
Апробации работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Уфимского государственного нефтяного технического университета (г. Уфа, 1996, 1997 гг.); международном научно-техническом семинаре "Архитектура, строительство, коммунальное хозяйство - 97" (г. Уфа, 1997 г.); международной конференции "Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, знерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений" (г. Белгород, 1997 г.); международной научно-технической конференции "Проблемы строительного комплекса России" (г. Уфа, 1998 г.).
По основным результатам исследований опубликовано 10 статей и тезисов докладов, выпущено трое технических условий.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 154 страницах машинописного текста, включая 22 иллюстрации и 28 таблиц, содержит 4 приложения. Список использованных источников включает 153 наименования.
Похожие диссертации на Многотоннажные отходы химической промышленности в составах шлаковых вяжущих и бетонов на их основе
