Введение к работе
Актуальность теми. В настоящее вр<мя,с образованием республики Казахстан и с возникшими экономическими трудностями между странами СНГ, обеспечение промышленности огнеупорный-) материалами является одной из важнейших задач сегодняшнего дня. Одним из путей повышения эффективности использования материальных ресурсов является широкое использование отходов энергетических предприятий. При полном пуске Лавлодар-Экибастуаского производственного комплекса в:..ход зологалако-bijk отходов составит более 50 млн.т., что создаст большие экологические проблемы в регионе. В связи с отим особую актуальность приобретают исследования, направленные на получение огнеупорных материалов с использованием этого вида алю-моснликатшх отходов.
Цель работы. Установление возможности использования полы от сжигания экибастуяских углей для получения плавленного нуллнтового порошка с дальнейшим его применением в качестве наполнителя муллитокорундовых огнеупоров, а также возможности ев применения в технологии шамотних огнеупоров.
Для достижения намеченной цели поставлены следующие задачи:
комплексно исследовать процессы минералообразования и характер превращения оксидов железа, содержащихся в золе, при термообработке;
изучить кристаллизацию и основные свойства системы "муллит-анортит" и "муллит-анортиг- Fsjj^ ", построить диаграммы "состав - свойство" с последующим определением области совместной кристаллизации этих мі гральних фаз для получения материалов заданных свойств с использованием отходов промышленных производств;
разработать оптимальные составы и технологические параметры получения плавленого муллита, муллитокорундовых и шамотных огнеупоров;
установить эффективность применения зол путем выпуска опытно-промышленной партии огнеупоров с последующим изучением их физико-механических свойств.
Научная новизна. Установлено, что в интервале температур ІІСО-І900 С в золе протекают активные фазовые превраще-
или с образованием муллита, оС - кристобалита и стекла. При ІШ0 С количество муллита достигает максимально возможного, с оС -кристобалита и отеклофазы резко падает.
В результате применения метода ядерно-гамма-резонансной спектроскопии для изучения фазовых переходов соединений железа в золе в интервале от 0 до 1900 С установлено, что до 1200 С железо присутствует в форме оксидов и входит в состав стекла в ионной фэрые, в интервале 1200-1500 С практически вся железосоставлягацая находится в стеклофазе, где соотношение и координация Fe *" и Fe * меняются : ионы Гб присутствуют в двух координацияхСглавным образом тетраодрической), а иони Fe только в тетраодрической. При более высоких температурах образуются карбиды и силициды железа, скапливающиеся в нижней зоне расплава, тем самым очищая его от нежелательного присутствия отого елемента.
Исследована псеввобинарная система "анортит-муллит". Изучена кристаллизационная способность, фазовые и структурные превращения, происходящие в ней при изменении химического состава в неравновесных условиях, и выявлены области, характеризующиеся стабильными физико-химическими и механическими свойствами для получения материалов с заданными свойствами. Установлено, что оксиды кальция в количестве от 12 % к более подавляют процессы муллитообразовашя из расплава, & то время как оксиды железа (до 3 55) катализируют их и образуют твердые раствори с муллитом. Максимальная кристаллизация муллита в стехиометрических составах достигает 94-95 %. Установлено, что лучшие физико-механические свойства (микротвердость, термостойкость, предел прочности при сжатии) име-К1Т составы с Содержанием: муллит -70 %\ анортит - 30 %.
Определена область с ставоз зольных расплавов, обеспечивающих максимальную кристаллизацию высокоглиноземистой фазы.
Синтезированы плавленные материалы ка основе золы с использование технического глинозема, боксита и каолина. Изучено влияние, примесных компонентов RJJ - Гбг05 - 'Іиги отношения J-Pfls ' SiOa на процесс кристаллизации муллита -из зольній расплавов.
Разработаны составы и технологические параметры получения идмотнюс огнеупоров с использованием зол сухого отбора, кйо.іііК'і'говой глины и сртофосфорной кислоты.
Разработаны составы муллитокорундовых огнеупоров.
Новизна предлагаемых технологических реиекий" подтвори- . дена авторским свидетельством (а.с.).'1 1344753).
Практическая ценность. Результаты работы апробированы в условиях Алматинского Опытно-экспериментального предприятия научно-производственного объединения "Силикаттехсинтез" и Опытно-промышленного производства Иымкентского научно-исследовательского института специального материаловедения. Предлагаемая технология предусматривает крупнотоннажную утилизацию отходов тепловых электростанций.
Па основании выполненных исследований разработаны технологические регламенти и рекомендации по производству шамотных огнеупоров мощностью 50 млн.штук условного кирпича для киргмшгаго завола в г.Аркалике. Предполагаемый экономический эффект 46825 тис.руб в ценах I99J2 г.
Ожидаемый экономический эффект от производства муллито-корундопых огнеупоров на заводе "Камгнеупор" в г.Рудном -а) 39310; б) 565610 тыс.рублей в ценах І99І! г. при годовом объеме производства 250 тыс.тонн огнеупорного кирпича.
Апробация работы. Основные положения работы долоу.онц на семинар - ыколе "использование минералогических методо" исследований при прогнозе, поисках и оценке месторождений полезных ископаемых", проводимого на базе передвижной тематической выставки "Поискоьая минералогия" ВДНХ СССР и Министерства геологии СССР (Алма-Ата, I9t37); региональной научно-практической конференции ученых Сибири к Дальнего Востока "Наука строительному производству" (Новокузнецк, 1669); ХП Всесоюзном совещании "Применение колебательных спектров к исследованию неорганических и координационных соединений" (Минск, 1969); республиканской научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в технологии строительных материалов" (Алма-Ата, 1990).
Публикации работы. Результаты выполненных исследований опубликованы в 8 печатных работах и защищены авторским свидетельством на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 147 страницах, включает 19 таблиц, 52 рисунка, состоит из введения, 7 глав, общих выводов, списка литературы и 5 при- t.
