Введение к работе
Актуальность. Развитие производства эффективных строительных материалов - одно из направлений научно-технического прогресса в строительстве. Уменьшение массы строительных изделий и конструкций является радикальным средством снижения их теплопроводности, что, в сбою очередь, обеспечивает снижение массы зданий и повышение их теплозащиты.
Для современного строительства характерно широкое применение керамических стеновых изделий, снижение массы которых монет быть обеспечено как за счет выпуска пустотелого кирпича и камней, так и организации производства изделий с пористой структурой.
Данные отечественной и зарубежной практики свидетельствуют о возможности повышения теплозащитных свойств керамических изделий путем придания им пористой структуры за счет введения-в исходную массу выгорающих добавок с низкой зольностью.
Однако производство пористых изделий указанным способом является трудоемким процессом. К тому se выгорающие порообразующие добавки, как правило, дефицитный и дорогостоящий материал. Поэтому проблемной задачей для промышленности строительных материалов является разработка новой технологии теплоэффективных изделий без применения специальных порообразующих добавок.
Результаты работ ЬНПО стеновых и вяжущих материалов, ЫИ'СЯ* (г.Киев), Киевского ИСИ свидетельствуют о принципиальной возможности получения керамических изделий с пористой структурой из отходов флотации углей, ежегодный выход которых составляет порядка 12,5 млн.т. Однако реализация этой идеи сдерживается из-за отсутствия научно обоснованной технологии и пониженной устойчивости изделий к высокотемпературной деформации. Поэтому разработка технологического процесса, обеспечивающего получение теплоэффективных изделий на основе промышленных отходов с высокими и стабиль-
_ 4 -
ними показателями физико-механических свойств является актуальной задачей.
Работа выполнялась в соответствии с подпрограммой "Комплексное использование отходов добычи и переработки углей" целевой комплексной программы "Рациональное комплексное использование минерально-сырьевых ресурсов в народном хозяйстве" на 1987-1990 гг. и на период до 2000 г., утвержденной Госпланом СССР от 28.04.87 г.
а 58.
Цель работы. Разработать научные принципы и практические основы технологии теплоэфаективных керамических изделий из отходов флотации углей. Работа базируется на теоретической предпосылке о том, что при выгорании тонкодисперсного угля, содержащегося в повышенном количестве е сырье, формируется пористая структура керамического материала. Исходя из установленного ранее положения о решающем влиянии строения пористого материала на все свойства керамического изделия, регулирование структурных характеристик целесообразно осуществлять путем введения в состав масс таких добавок которые бы наряду с разубоживанием сырья по содержанию угля обеспечили повышение деформационной устойчивости изделий в обжиге.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
I. Исследовать елияниє различных добавок на структурно-механические, суиильные и термические свойства флотохвостов.
2.- Изучить механизм структурообразования и фазовых превращен; происходящих в керамическом материале при термической обработке.
-
Провести анализ влияния осноеных факторов на интенсификацию выгорания угля в изделиях из флотохвостов.
-
Оценить елияниє состава керамических масс и режима обжига на количество'водорастворимых солей в керамическом материале.
-
Разработать технологическую схему в аппаратурном оформле- п нии производства керамического кирпича из флотохвостов;
-
Оценить экономическую эффективность производства и применения керамического кирпича из флотохвостов.
Научная новизна. Разработаны научные принципы технологии теп-лоуффектиЕннх керамических стеновых изделий из отходов флотации углей. Выявлены основные особенности структурообразования керамических изделий на всех этапах технологического процесса. Проведена сравнительная оценка особенностей структурообразоЕания отходов флотации углей при введении в их состав шамота, доменного шлака и карЗонатов. Установлены общие закономерности процесса образования высолов на поверхности изделий из флотохвостов. Основным источником их образования служат пирит и карбонаты, содержащиеся в исходном сырье. При обжиге сульфидная сера частично переходит в сульфатную и содержание водорастворимых солей в водной вытяжке из образцов изделий значительно зависит от скорости разложения термически стойких сульфатов щелочно-земельных металлов. Уточнены основные закономерности процесса горения угля в изделиях из Флотохеостов. Выявлено, что добавка карбонатов значительно интенсифицирует горение угля. Это связано с повышением газопроницаемости обжигаемого изделия за счет диссоциации карбонатов, а также с процессом газификации угля углекислым газом продуктов разложения карбонатов.
Практическая ценность. Разработана технология теплоэффектив-ных керамических стеновых изделий из отходов флотации углей, обладающих повышенным значением коэффициента конструктивного качества. Установлены составы масс, обеспечивающие повышение устойчивости изделий к высокотемпературной деформации и расширение рабочего интервала их обжига, а также снижение содержания водорастворимых солей в керамическом материале.
Опытно-промшшенные испытания показали экономическую эффек-тивность производства керамического кирпича из отходов флотации угля. Ояидаемый экономический эффект составит 775 тыс.руб. при объеме производства 60 млн.шт.у ел.кирпича в год.
Апробация работы. Основные положения изложены и обсуждены н Всесоюзном семинаре по развитию производства эффективных строите ных материалов и изделий (Киев, IS84 г.), учёном Совете ВНИИстро (І9Б6), на XIX Научно-технической конференции молодих ученых МХТ. шл.Д.И.Менделеева (Москва, 1983 г.), на научно-технической конфе ренции "Научно-технический прогресс и повышение долговечности зд ний и сооружений" (Павлодар, 1984 г.), международном семинаре У-: Национальной молодежной научной школы ":(ачество в промышленности строительных материалов и изделий" (НРБ, г.Созопол, 1984 г.).
Работа по созданию технологии теглоэффективных керамических стеновых изделий из отходов флотации углей экспонировалась на ВДНХ СССР (1988 г.). Автор диссертации награжден серебряной медалью .
Публикации. Результаты работы опубликованы в II статьях и защищены авторским свидетельством И 1286569.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 121 наименования, прі локений и содержит 191 страницу машинописного текста, в том чисд 45 рисунков и 24 таблицы.
На защиту выносятся:
результаты теоретического обоснования и экспериментального изучения технологии керамических стеновых изделий на основе отходов флотации углей;
комплексное исследование состава и свойств отходов флотации как сырья для промышленного использования;
особенности формирования структури керамических изделий из отходов флотации углей на всех этапах производственного процесса с целью получения изделий с заданными свойствами;
влияние корректирующих добавок на структурообразование и свойства керамических стеновых изделий из отходое флотации углей;
результаты экспериментальных исследований кинетики выгорания углерода в изделиях из отходов, а также процесса их десуль-фурации в процессе обжига;
технологические параметры-производства тепло-эффективного кирпича из отходов флотации углей;
технико-экономическая эффективность производства и применения керамического кирпича из отходов флотации углей.
