Содержание к диссертации
Введение 7
Производство и применение огнеупорных футеровочных материалов в промышленности. Перспективы их развития 24
1.1. Особенности службы штучных керамических огнеупоров в тепловых агрегатах в машиностроении цветной металлургии 24
1.1.1. Служба штучных огнеупоров в футеровках нагревательных печей кузнечного производства 27
1.1.2. О службе огнеупоров в футеровках термических печей с контролируемой углеродсодержащей атмосферой 32
1.1.3. Коррозия огнеупоров в контакте с щелочесодержащими компонентами (галогенидами) 37
1.1.4. Условия службы футеровки индукционных нагревателей стальных заготовок в кузнечно-прессовом производстве 43
1.1.5. Коррозия керамических огнеупоров в контакте с расплавленными сплавами алюминия 46
1.2. Жаростойкие бетоны, набивные массы и возможности их использования в тепловых агрегатах с различными агрессивными средами 58
1.2.1. Опыт внедрения в практику жаростойких бетонов с использованием шлаков и шламов черной и цветной металлурги 79
1.2.2. Зарубежный опыт применения жаростойких бетонов в футеровочных работах 92
1.3. Экономическая и экологическая эффективность применения жаростойких бетонов 104
1.4. Выводы. Рабочая гипотеза 110
Глава 2 Теоретические и технологические принципы создания огнеупорных футеровочных материалов (жаростойких бетонов) повышенной долговечности 116
2.1. Основные факторы, определяющие коррозиостойкость огнеупорных материалов 116
2.2. Электрофизические свойства обжиговых огнеупорных футеровочных материалов. Связь их с долговечностью 124
2.3. Электрофизические свойства безобжиговых огнеупоров (жаростойких бетонов). Связь их с долговечностью 141
2.4. Основные критерии оценки долговечности огнеупорных футеровочных материалов 164
Глава 3 Методика исследования и характеристика исходных материалов 186
3.1. Стандартные и общепринятые методики, используемые в работе 186
3.2. Характеристика исходных материалов 191
3.3. Свойства высокоглиноземистых отходов 192
3.4. Методика определения удельного электросопротивления жаростойких композиций 197
3.5. Свойства железосодержащего отхода - пиритных огарков 199
3.6. Свойства вспомогательных материалов 204
Глава 4. Разработка и оптимизация составов жаростойких бетонов на гидравлических вяжущих 214
4.1. Жаростойкие свойства цементного камня с тонкомолотыми минеральными добавками 214
4.2. Проектирование рациональных составов жаростойких бетонов на портландцементе, шлакопортландцементе, глиноземистом и высокоглиноземистом цементах 221
4.3. Влияние технологических параметров изготовления на свойства жаростойких бетонов гидравлического твердения 229
4.4. Исследования физико-механических свойств жаростойких бетонов на смешанных высокоогнеупорных связующих 234
4.5. Исследование электрофизических свойств жаростойких бетонов на гидравлических вяжущих 237
4.6. Изменение электросопротивления в цементном камне с ростом температуры 242
4.6.1. Определение состава жаростойких электроизоляционных композитов 246
4.6.2. Состав и свойства огнеупорных обмазок 249
4.7. Выводы по главе 251
Глава 5. Разработка и оптимизация составов жаростойких бетонов на химических связках (жидкое стекло, силикат-глыба, фосфатные связующие) 254
5.1. Применение химических связующих в жаростойких бетонах 254
5.1.1. Жаростойкие бетоны на жидком стекле повышенной долговечности 256
5.1.2. Повышение эксплуатационных показателей жаростойких бетонов на силикат-натриевых композиционных вяжущих 267
5.2. Жаростойкие бетоны фосфатного твердения с улучшенными технологическими характеристиками 275
5.2.1. Исследование процессов твердения в композициях некоторых оксидов с ортофосфорной кислотой 279
5.2.2. Оптимизация составов фосфатных связующих на основе железосодержащих отходов 290
5.2.3. Фазово-структурные превращения камня, полученного на основе пиритных огарков и ортофосфорной кислоты, происходящие при твердении и нагревании 304
5.2.4. Получение смешанных высокоогнеупорных фосфатных связующих и бетонов на их основе 308
5.3. Применение фосфатных связующих для структурно-химической модификации огнеупорных футеровочных материалов 316
5.3.1. Жаростойкие растворы на фосфатных связующих и их применение для защиты и ремонта огнеупорных футеровок 325
5.4. Выводы по главе 341
Глава 6 Производственное опробование, внедрение и технико-экономическая эффективность технологических способов повышения стойкости и долговечности огнеупорных футеровок 343
6.1. Производственное опробование и внедрение результатов исследований (жаростойкие бетоны на гидравлических вяжущих) 343
6.2. Применение жаростойких бетонов на химических связующих в ,ts футеровках тепловых агрегатов цветной металлургии, машиностроения и промышленности строительных материалов.. 346
6.2.1. Тигельные индукционные печи плавления алюминиевых сплавов 348
6.2.2. Пламенные плавильные печи для плавки алюминиевых сплавов 353
6.2.3. Футеровка индукторов 359
6.2.4. Подины газовых нагревательных печей 362
6.2.5. Соляные ванны 365
6.2.6. Термические печи с углеродсодержащей средой 367
6.2.7. Летки плавильно-литейных агрегатов и желоба тигельных печей для плавки алюминиевых сплавов 372
6.3. Футеровки вагонеток туннельных печей 374
6.3.1. Опытно-промышленные испытания жаростойких растворов и бетонов в футеровках вагонеток туннельных печей 377
6.4. Технико-экономическая эффективность применения 381
жаростойких бетонов
6.4.1. Технико-экономическая эффективность применения жаростойких бетонов на ЖФС 384
6.4.2. Производственная проверка результатов исследования и технико-экономическая эффективность применения жаростойких бетонов и растворов в футеровке газовых нагревательных печей 387
6.4.3. Экономическая эффективность применения жаростойких бетонов взамен штучных огнеупоров в печах кузнечного производства 390
6.5. Выводы по главе 392
Общие выводы 395
Библиографический список 401
Приложения 432
Введение к работе
Общим направлением научно-технического прогресса в строительстве является широкое применение новых видов материалов и изделий, снижение материалоемкости, обеспечение индустриализации и механизации строительства, повышение эксплуатационных свойств изделий и конструкций, использование для изготовления строительных материалов отходов промышленности и сохранения таким путем окружающей среды от загрязнения.
В Государственном докладе Министерства природных ресурсов РФ правительству «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2002 году» говорится о том, что значительная часть отходов может быть отнесена к техногенным образованиям, переработка которых позволяет в ряде случаев одновременно решить экологические проблемы, увеличить объемы вторичных ресурсов, решить проблемы занятости населения [1]. Одной из важных проблем является изготовление материалов, обладающих высокими физико-механическими свойствами для футеровок тепловых агрегатов, работающих в сложных физико-химических условиях (высокая температура, агрессивная газовая среда, прямой контакт материала футеровки с расплавами металлов и сплавов, расплавами флюсов).
В настоящее время футеровка тепловых агрегатов выполняется преимущественно из различных штучных огнеупорных изделий, что требует больших затрат ручного труда и не обеспечивает высокого качества. Слабым местом любой футеровки является швы между штучными огнеупорами. Разрушение футеровки начинается именно со швов. Особенно сильно это явление проявляется в металлургических печах, где имеются расплавы металлов и флюсов, которые, проникая в швы, очень быстро выводят ic футеровку из строя.
Поэтому для футеровки различных тепловых агрегатов во все возрастающем объеме применяют крупноблочные элементы из жаростойких бетонов, использование которых позволяет свести до минимума количество швов, повысить стойкость и увеличить срок службы футеровки. Внедрение жаростойких бетонов в РФ было начато в конце 50-х годов XX века и с каждым годом их объем увеличивается [2].
В настоящее время жаростойкие бетоны находят все большее применение в черной и цветной металлургии, химической и нефтеперерабатывающей, нефтехимической, машиностроительной и целлюлозно-бумажной промышленности, при обмуровке современных мощных котельных агрегатов. Применение жаростойкого бетона позволяет осуществлять принципиально новые конструктивные решения, как с теплотехнической, так и с технологической точек зрения, которые неосуществимы при использовании штучных огнеупоров.
Разработка и применение жаростойких бетонов в Российской Федерации получили значительное развитие. Исследованиями НИИЖБа, МГСУ (г. Москва) показано, что для изготовления жаростойкого бетона в качестве вяжущего можно использовать портландцемент и шлакопортландцемент, жидкое стекло и силикат-глыбу, глиноземистые и фосфатные цементы.
Тонкомолотые добавки и заполнители для жаростойких бетонов обычно изготовляют из дефицитных и дорогостоящих материалов (шамота, хромита, магнезита и т.д.). Кроме того, для их изготовления требуется выполнение энергоемких операций по помолу и рассеву, что усложняет технологию производства жаростойких бетонов на их основе. Поэтому замена дефицитных и дорогостоящих заполнителей и тонкомолотых добавок местными материалами является важной задачей.
Расширение промышленного производства связано с образованием большого количества отходов, которые необходимо транспортировать и складировать, что создает значительные трудности для народного хозяйства. В отвалах под воздействием атмосферных агентов отходы разлагаются, а продукты разложения наносят большой ущерб растительности и водоемам вблизи отвалов. Решение проблемы утилизации отходов способствует снижению стоимости строительных материалов и освобождает сельскохозяйственные угодья за счет ликвидации шлако- и шламоотвалов [1].
Отходы различных промышленных (металлургического, химического и нефтехимического) производств по своим физико-химическим свойствам могут быть надежной сырьевой базой строительных материалов. Они часто обогащены глинозем-, железо- и кремнеземсодержащими минералами, что подчеркивает теоретическое и практическое значение проблемы комплексного использования техногенного сырья, научно обоснованное Ю.М. Баженовым, П.И. Боженовым, Б.Н. Ласкориным, К.Д. Некрасовым, В.В. Жуковым, А.А. Новопашиным, Т.Б. Арбузовой, С.Ф. Кореньковой, А.Н. Абызовым и др.
Проведенные в РФ исследования показали, что промышленные отходы в большинстве своем являются ценным сырьем, которое можно использовать для изготовления различных полезных для народного хозяйства материалов [3].
Некоторые отходы промышленности можно использовать в качестве сырья для строительных материалов специального назначения и, в частности, изготовления жаростойких бетонов.
В последнее время большое внимание в технологии жаростойких бетонов уделяется композициям на основе глиноземсодержащих цементов и химических связующих, отличающихся высокими техническими свойствами [4-Ю]. Однако, отсутствие теоретических принципов синтезирования жаростойких композиций, недостаточная изученность технологических параметров получения бетонов на комбинированных химических связующих и ограниченная сырьевая база сдерживают широкое внедрение этих технически прогрессивных материалов в промышленность. В настоящее время для изготовления жаростойких бетонов в качестве компонентов применяются остродефицитные материалы: смеси ортофосфорной кислоты и технического глинозема, корунда, электрокорунда, жидкого стекла и магнезита, периклаза, хромита, циркона и других материалов, что тормозит их широкое применение. Поэтому разработка технологии получения жаростойких бетонов повышенной долговечности с использованием недефицитных материалов, особенно отходов промышленности, является в настоящее время важной научной и практической задачей.
Повышение производительности плавильных, нагревательных и термических печей зависит от продолжительности их компании, которая определяется долговечностью той части футеровки, которая в большей степени подвержена химико-термическому воздействию агрессивной среды. Увеличение межремонтного периода, сокращение продолжительности капитального и текущего ремонтов являются существенным резервом повышения производительности промышленных печей и других тепловых агрегатов.
Одним из перспективных направлений решения данной проблемы -создание эффективных огнеупорных материалов для футеровки тепловых агрегатов, в первую очередь, жаростойких бетонов, которые позволяют увеличить продолжительность службы футеровки и изготавливать изделия и конструкции любой конфигурации, сократить сроки проведения ремонтных работ, существенно уменьшить энергозатраты при производстве по сравнению с обжиговыми огнеупорами и т.д. Их производство основывается на использовании неорганических тугоплавких отходов промышленности, различных отраслей.
Отечественный и мировой опыт производства и применения жаростойких бетонов для футеровки промышленных печей с окислительной и нейтральной средой с низкотемпературными режимами эксплуатации не может быть распространен на режимы с высокой термохимической агрессивностью.
Решение проблемы создания жаростойких бетонов и растворов, обладающих повышенной химической сопротивляемостью и высокой термостойкостью, для футеровки рабочих зон промышленных печей может быть осуществлено с помощью разработки научных принципов формирования защитной «буферной» зоны на рабочей поверхности бетонной футеровки, препятствующей проникновению агрессивного расплава вглубь футеровочного материала, путем изменения разности электрического потенциала на контакте в сторону его уменьшения за счет увеличения электросопротивления футеровочного материала.
В районах РФ с развитой химической промышленностью дефицит в сырье для жаростойких связующих может быть ликвидирован за счет использования различных минеральных отходов, в частности глиноземсодержащих шламов, отработанных катализаторов и железосодержащих отходов в виде пиритных огарков, количество которых непрерывно увеличивается.
В настоящей работе впервые изучались условия образования химических жаростойких связующих и свойства бетонов, полученных на основе глиноземсодержащих шламовых отходов цветной металлургии (Самарский металлургический завод), отходов сернокислотной промышленности -пиритных огарков Чапаевского, Череповецкого и Воскресенского химических заводов, отработанного алюмохромистого катализатора Новокуйбышевского нефтехимкомбината и др.
Работа выполнена в научно-исследовательской лаборатории кафедры «Строительные материалы» Самарского государственного архитектурно-строительного университета в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ НИИЖБа Госстроя РФ по проблеме «Жаростойкие бетоны и конструкции из них», по межвузовской НТП «Архитектура и строительство» и планам НИР СГАСУ.
Дифференциально-термический, рентгеноструктурный, петрографический и электронно-микроскопический анализы выполнены в лаборатории физико-химических исследований института «НИИКерамзит», а инфракрасная 5 спектроскопия в спектральной лаборатории института «Гипровостокнефть» г. Самара.
Промышленные испытания разработанных жаростойких бетонов проведены на Самарском металлургическом заводе и его филиале, на Самарских подшипниковом заводе и заводе «Стройфарфор» и других, где они успешно использованы в составе огнеупорной футеровки тепловых агрегатов и приняты к внедрению.
До настоящего времени в нашей стране были недостаточно изучены теоретические критерии оценки использования некондиционного неорганического тугоплавкого сырья, взятого из отходов промышленности для производства эффективных футеровочных материалов (жаростойких бетонов, набивных масс и др.), обладающих повышенной долговечностью.
Организация производства безобжигового строительного материала специального назначения - жаростойкого бетона с широкой гаммой _\ эксплуатационных температур и устойчивого в контакте с агрессивными средами для многих регионов РФ крайне необходима. Известно, что основная масса месторождений огнеупорного сырья для производства штучных керамических огнеупоров осталась находиться на территории Украины -отдельного государства.
Диссертационная работа посвящена обоснованию научных основ принципов синтезирования жаростойких связующих и бетонов на их основе с целью получения высокотермостойких химически стойких футеровок тепловых агрегатов.
Цель и задачи работы
Основной целью диссертационной работы является разработка эффективных жаростойких бетонов для изготовления рабочей части футеровки промышленных плавильных, нагревательных и термических печей с агрессивной средой, обладающих высокой термостойкостью и повышенной химической сопротивляемостью к действию агрессивных сред (расплавов, газов-восстановителей и др.).
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- разработать теоретические и технологические принципы создания эффективных жаростойких бетонов для рабочей футеровки промышленных печей с высокой агрессивной средой, не уступающих по своим эксплуатационным характеристикам применяющимся штучным керамическим огнеупорам;
- разработать технологии жаростойких бетонов и растворов, пригодных в качестве эффективного футеровочного материала и ремонтных масс, а также способы структурной химической модификации штучных керамических и безобжиговых композитов с целью повышения их эксплуатационных показателей;
- предложить усовершенствовать электрофизический метод исследования кинетики высокотемпературных фазовых превращений, происходящих при нагревании и охлаждении композиционных жаростойких связующих; изучить способы повышения первоначального электросопротивления огнеупорных футеровочных материалов как основного критерия повышения их долговечности;
- разработать классификацию механизма выхода из строя огнеупорных футеровочных материалов в контакте с различными агрессивными средами;
- систематизировать и количественно оценить композиционные жаростойкие вяжущие по такому эксплуатационному показателю, как химическая стойкость;
- выявить возможность получения широкой гаммы жаростойких бетонов повышенной долговечности на основе гидравлических цементов, жидкостекольных связующих и неорганических тугоплавких отходов;
- разработать термодинамическую оценку пригодности оксидов металлов для синтезирования фосфатных цементов и выявить факторы, облегчающие выбор некоторых промышленных отходов как компонентов для получения жаростойких композиций с заданными свойствами;
- рассмотреть условия твердения фосфатных связующих и разработать проектные составы бетонной смеси как основы высокой химической стойкости в агрессивных средах;
- разработать технологию структурно-химической модификации огнеупорных композитов (штучных огнеупоров, жаростойких бетонов гидравлического твердения) с целью повышения их химической стойкости и долговечности и проведения ремонта футеровки в кратчайшее время;
- рассмотреть вопросы внедрения безотходных, экологически безопасных технологий в современном строительстве;
- определить технико-экономическую эффективность производства и применения новых технологий, касающихся огнеупорных футеровочных материалов.
Научная новизна работы
Разработаны основные принципы создания эффективных жаростойких бетонов с высокой термической стойкостью и химической сопротивляемостью к действию агрессивных сред, заключающиеся в формировании на рабочей поверхности футеровки (на границе «жаростойкий бетон (огнеупорный композит) - агрессивная среда») защитной буферной зоны, препятствующей проникновению расплава вглубь футеровочного материала, снижением разности электрического потенциала на контакте сред за счет использования футеровочного материала с повышенным электросопротивлением.
Выявлена корреляционная зависимость показателей долговечности огнеупорного футеровочного материала (термическая стойкость, химическая сопротивляемость) от электропроводности, изменяющейся в зависимости от температуры среды.
Доказана эффективность использования в качестве компонента вяжущих алюминатных шламовых, алюмохромистых тонкодисперсных вторичных ресурсов и лома бывших в эксплуатации шамотных и других керамических огнеупоров, содержащих в своем составе повышенное количество оксида алюминия, необходимого для создания структуры с необходимым значением начального электросопротивления и снижения скорости его падения при подъеме температуры, т.е. при первом нагреве теплового агрегата.
Выявлены основные закономерности протекания физико-химических процессов в композиционных вяжущих и жаростойких бетонов на их основе в период сушки, обжига и эксплуатации при взаимодействии с агрессивными средами; определены скорости падения электросопротивления при различных температурах и скоростях нагрева.
Установлены закономерности изменения прочности, пористости и огнеупорности композиционных вяжущих гидравлического твердения и химических связующих для жаростойких бетонов от содержания глиноземсодержащих компонентов, дисперсности, режимов тепловой обработки и температуры.
Получены зависимости плотности, прочности жаростойких бетонов от содержания высокоглиноземистого наполнителя в составах бетонов на различных вяжущих, гранулометрического состава заполнителя, водотвердого отношения, режимов виброуплотнения и тепловой обработки, необходимые для оптимизации технологического процесса производства жаростойких бетонов.
Выявлены закономерности изменения термомеханических и теплофизических характеристик жаростойких бетонов (прочности в нагретом состоянии, деформации под нагрузкой, коэффициента линейного термического расширения, огневой усадки, термостойкости, химической сопротивляемости) от состава бетонов, режимов температуры нагрева и эксплуатации.
Доказана высокая адгезионная способность ремонтных масс (монолитных жаростойких бетонов, набивных масс) и растворов — пропиточно-обмазочных составов к штучным изделиям, как к шамотным и высокоглиноземистым огнеупорам, так и к бетонам, применяемым для изготовления футеровки промышленных печей, свидетельствующая об эффективности их применения для проведения реставрационных работ в кратчайшие сроки с высокой степенью надежности.
Изучен механизм структурно-химических превращений огнеупорных композитов (штучных огнеупоров, жаростойких бетонов на гидравлических вяжущих) под воздействием реакционно-активных водорастворимых фосфатных связующих. Модификация огнеупорных композитов обеспечивает формирование структур с повышенным электросопротивлением, скорость снижения которого в процессе эксплуатации замедляется, что способствует повышению долговечности футеровки.
Достоверность результатов работы
Достоверность подтверждена использованием надежных и апробированных современных методов изучения характеристик структуры и свойств огнеупорных футеровочных материалов (жаростойких бетонов, штучных керамических огнеупоров). Их результаты обработаны методами математической статистики и использованы для моделирования в рамках влияния некоторых технологических параметров на физико-технические свойства жаростойких бетонов, а также для сравнения результатов с данными, полученными другими авторами и опубликованными в технической литературе. Программы и отчеты по НИР прошли экспертизу специалистов и были утверждены на Научно-техническом совете Самарского государственного архитектурно-строительного университета.
иг Расчетные и экспериментальные результаты имеют сходимость. По данным внедрения составлены акты, подтверждающие примеры из практики с выполнением футеровок тепловых агрегатов на отдельных предприятиях машиностроительного комплекса, цветной металлургии и промышленности строительных материалов.
Практическая значимость работы
Комплексное обобщение полученных результатов способствует решению научной проблемы создания технологий производства огнеупорных футеровочных материалов (жаростойких бетонов) на основе местного сырья, в том числе взятого из промышленных отходов. Разработаны технологии жаростойких бетонов и растворов, пригодных в качестве эффективных ремонтных масс для футеровки рабочей части промышленных печей с высокой « агрессивной средой с использованием в качестве сырья бывших в употреблении шамотных и высокоглиноземистых огнеупоров и неорганических тугоплавких промышленных вторичных ресурсов.
Разработана классификация агрессивных сред и систематизированы жаростойкие вяжущие по таким критериям как фактор стойкости и степень агрессивности.
Получены композиционные вяжущие на гидравлических цементах и химических связках для жаростойких бетонов, твердеющие в нормальных условиях и в процессе сушки при 180...200°С с образованием искусственного камня прочностью 28-45 МПа и огнеупорностью 1600-1770° С.
Получены жаростойкие бетоны, не уступающие по своим физико-механическим свойствам и долговечности обжиговым шамотным и высокоглиноземистым огнеупорам и характеризующиеся средней плотностью 2200-2500 кг/м3, прочностью 25-45 МПа, термостойкостью 25-35 водных теплосмен.
Разработан способ ремонта футеровки плавильных, нагревательных и термических печей пропиточно-обмазочными и реакционно-активными составами, позволяющий проводить не только «горячий» ремонт футеровки в кратчайшие сроки, но и осуществлять структурно-химическую модификацию огнеупорных композитов.
Новизна практических разработок подтверждена 7 авторскими свидетельствами на изобретение и одним патентом.
По своим технико-экономическим показателям разработанные жаростойкие бетоны значительно превосходят обжиговые огнеупоры: расход футеровочного материала на 1 т выплавляемых алюминиевых сплавов снижается на 9,5... 12,6%, а на 1 т стальных заготовок кузнечно-прессового производства на 13,5-16,5%.
Реализация работы в промышленности
Результаты выполненных исследований были реализованы в технологической части технико-экономического обоснования (ТЭО) проектов строительства и реконструкции участков по изготовлению отдельных элементов из жаростойкого бетона на ОАО «Самарский металлургический завод» и ОАО «Самарский подшипниковый завод». На данных участках выпускаются отдельные блоки конструкций футеровок тепловых агрегатов, и изготавливается монолитный бетон, необходимый для ремонтных работ. Результаты научных исследований прошли производственную проверку на предприятиях цветной металлургии ОАО «Самарский металлургический завод», машиностроительного комплекса ОАО «Самарский подшипниковый завод» ОАО «Завод Продмаш» (г. Самара), ОАО «Завод им. Тарасова» (г. Самара) и др.
На основании результатов промышленного опробования руководством ОАО «Самарский подшипниковый завод» принято решение о строительстве участка по производству жаростойких бетонов для изготовления блоков-индукторов, горелочных и подовых камней и других изделий.
С 1982 года в системе ОАО «Самарский металлургический завод» действует участок производительностью 1,5 тыс. т в год по изготовлению изделий из жаростойкого бетона на местных промотходах для футеровки рабочей части промышленных плавильных печей. Данный участок обеспечивает потребности предприятия в необходимом огнеприпасе.
Экономический эффект от производства и применения жаростойких бетонов взамен обжиговых шамотных и высокоглиноземистых огнеупоров составляет более 1,5 млн. руб./т (в ценах на декабрь 2004 года).
Разработаны следующие нормативные документы:
- технологические инструкции на производство жаростойких бетонов на жидкостекольном вяжущем (2 варианта с учетом различных агрессивных сред);
- технологическая инструкция на изготовление жаростойких бетонов для футеровки плавильных печей Самарского металлургического завода;
- технологические инструкции по изготовлению жаростойких бетонных изделий, пригодных для эксплуатации в футеровках тепловых агрегатов с агрессивной средой (углеродсодержащая атмосфера, расплавы солей-хлоридов);
- технологическая инструкция по изготовлению бетонной футеровки вагонеток туннельных печей Самарского завода «Стройфарфор».
Результаты диссертационной работы используются в СГАСУ в учебном процессе (в лекционном курсе и лабораторном практикуме) при преподавании дисциплин «Материаловедение», «Строительные материалы» «Материалы для реконструкции и реставрации зданий -и сооружений» и «Проблемы долговечности и ресурсосбережения в промышленности строительных материалов», а также в дипломном и курсовом проектировании при подготовке инженеров-строителей-технологов по специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».
Основные положения, выносимые на защиту
- разработка теоретических и экспериментальных принципов проектирования жаростойких бетонов на композиционных вяжущих для футеровки промышленных печей с агрессивной средой;
- выбор критериев оценки использования огнеупорных тонкомолотых добавок и неорганических тугоплавких отходов в составах жаростойких вяжущих, с целью приготовления бетонов повышенной долговечности;
- разработка и использование электрофизического метода исследования кинетики высокотемпературных фазовых превращений, происходящих при нагревании и охлаждении композиционных жаростойких связующих;
- разработка способа повышения первоначального электросопротивления огнеупорных футеровочных материалов как основного критерия повышения их долговечности;
- основные закономерности физико-химических процессов формирования структуры в композиционных вяжущих и жаростойких бетонах в период сушки, обжига и эксплуатации под взаимодействием агрессивных сред;
- зависимости физико-термических показателей жаростойких бетонов от их состава, макро- и микроструктуры, технологических параметров изготовления, воздействия различных режимов эксплуатации;
- составы масс и технологии жаростойких бетонов и растворов, пригодных в качестве ремонтных масс для футеровки рабочей части плавильных, нагревательных и термических печей;
- технологии химической структурной модификации штучных керамических и безобжиговых огнеупорных композитов с целью повышения их термодинамической стабильности эксплуатационных показателей и проведения ремонта футеровки в кратчайшее время;
- результаты внедрения разработанных ресурсосберегающих технологий жаростойких бетонов и пропиточно-обмазочных масс на композиционных вяжущих;
- технико-экономическое обоснование эффективности производства и применения жаростойких бетонов и пропиточно-обмазочных масс для футеровок промышленных печей и других тепловых агрегатов.
Вклад автора в разработку проблемы
Автору принадлежат научная постановка задач теоретических и экспериментальных исследований; создание теоретических и технологических принципов проектирования составов жаростойких вяжущих и бетонов на их основе повышенной долговечности. Обобщение результатов исследований, разработка технических заданий на опытно-промышленное производство изделий из жаростойкого бетона и ремонтных масс, позволяющих повысить термическую стойкость и химическую сопротивляемость футеровок тепловых агрегатов, произведено под научным руководством и при непосредственном участии автора.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на: научно-технических конференциях по проблемам жаростойких бетонов: /Днепропетровск-1978г., Куйбышев-1979г., Череповец-1981г., Липецк-1984г., Махачкала-1986г., Пенза-1988г./, и IV Всесоюзном совещании «Гидратация и твердение вяжущих», Львов, 1981 г., и международных конференциях по строительному материаловедению (1-7 Академические чтения) /Самара, 1995 г., Казань, 1996г., Саранск, 1997г., Пенза, 1998г., Воронеж, 1999г., Иваново, 2000г. Белгород 2001 г., областной НТК «Использование побочных продуктов промышленности в строительном производстве в целях экономии цемента и энергоресурсов» Карагандинского политехнического института, Караганда, 1984 г.; Всесоюзном совещании «Пути использования вторичных ресурсов для производства строительных материалов и изделий» Чимкент, 1986 г.; первой областной межотраслевой научно-технической конференции «Безотходная технология химических, нефтехимических, гальванических производств и стройиндустрии», Куйбышев, 1987 г.; научно-технической конференции Всесоюзного института легких сплавов по проблемам футеровки плавильных печей, Москва, 1983 г.; республиканских научно-технических конференциях «Применение отходов производств — основной резерв строительства», Севастополь, 1990 г., «Обезвреживание и утилизация твердых отходов», Пенза, 1991 г.; «Актуальные проблемы снижения материалоемкости в строительстве» Севастополь, 1991 г., «Проблемы технологии выполнения работ при реконструкции действующих предприятий, зданий, сооружений», Пенза, 1992 г.; «Экологические аспекты технологии производства строительных материалов», Пенза, 1992 г. «Вопросы планировки и застройки городов» Пенза, 1994 г.; VII Международной научно-практической конференции «Защитные строительные материалы и конструкции» Санкт-Петербург, 1995 г.; Международной научно-технической конференции «Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций», Белгород, 1995 г.; Международной научной конференции «Долговечность строительных материалов и конструкций», Саранск, 1995 г.; Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы рационального использования и охраны водных ресурсов», Самара, 1996 г.; Международной конференции «Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений», (XIV научные чтения) Белгород, 1997 г.; VII Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье человека», Самара, 2001 г.; VIII Всероссийском конгрессе «Актуальные проблемы экологии и человека», Самара, 2002 г.; первой Международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов», Тольятти, 2003 г.; II Всероссийской научно-практической конференции «Процессы, технологии и оборудование для переработки отходов и вторичного сырья. Полигоны по захоронению отходов», Самара, 2003 г; II Международной научно-технической конференции «Экология и рациональное природопользование», Хургада (Египет), 2004 г.; ежегодных научно-технических конференциях СГАСУ. На основе разработанных теоретических положений под научным руководством автора подготовлена к защите 1 диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Публикации
С По материалам диссертации опубликовано 120 печатных работ, включая одну монографию. Научная новизна технических решений подтверждена 7 авторскими свидетельствами и одним патентом.
Объем и структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, основных выводов, библиографического списка и приложений. Общий объем диссертации содержит 432 страниц машинописного текста, в том числе 59 рисунков и 66 таблиц. Библиография включает 309 наименований, приложения (акты внедрения и выпуска опытных партий изделий из жаростойкого бетона, технологические инструкции, расчеты экономического эффекта).
Автор выражает искреннюю благодарность заведующему кафедрой «Строительные материалы» Самарского государственного архитектурно-строительного университета, д.т.н., профессору С.Ф. Кореньковой за технические советы и помощь при работе над диссертацией.
