Активизация отходов углеобогащения для производства строительных материалов и изделий

    Сегодня остро стоит проблема утилизации отходов промышленных предприятий. Одним из возможных решений является использование их для производства строительных материалов и изделий. Отходы углеобогащения, получаемые при обогащении угля, могут быть использованы для обжиговых материалов - кирпича и керамической плитки, но сначала их необходимо активизировать.

    Наличие оксидов в отходах Al₂O₃ - 15,75-19,84% и SiO₂ - 52,53-58,85% , содержание глинистых частиц 17-25% и остаточного углерода 6-15% говорит о том, что состав отходов близок к традиционному глинистому сырью, что позволяет использовать отходы углеобогащения в качестве основного сырья для производства керамических материалов. Результаты исследования минералогического состава показали, что в состав входят: глинистые минералы, углистое вещество, кварц, полевые шпаты, слюды, гематит, магнетит и другие вещества. Глинистые минералы представлены в основном гидрослюдами и каолинитом. При обжиге глинистые (каолинит, гидрослюды) переходят в муллит, что позволяет судить о пригодности отходов углеобогащения для использования их в качестве сырья для керамических изделий. Используя диаграмму Августиника, определяем, что отходы углеобогащения можно использовать для получения кирпича и черепицы, но требуется введение добавок: глиноземсодержащих и плавней, что позволит повысить прочность и обеспечить спекание черепка.

    Проверено влияние добавок в виде стеклобоя, водной вытяжки из глины и суглинка, отходов обогащения железной руды и металломасляной окалины на свойства готовых изделий. Установлено, что для улучшения качества кирпича необходимо введение пластифицирующей добавки (ЛСТ или ССБ) в виде водного раствора на стадии увлажнения шихты и введение сухой добавки в виде отходов Абагурской обогатительно-агломерационной фабрики - это комплексная добавка, имеющая широкий температурный интервал действия до температуры пиропластического состояния, или комплексной добавки в виде металломасляной окалины вторичных отстойников металлургического завода.

    Высокое содержание в шихте свободного углерода отрицательно влияет на качество получаемых изделий. Установлено, что содержание углерода снижается при увеличении диаметра породы до 25 мм и более (таблица 1).

    

Фракции, мм	Зольность,%	Количество углерода,%	ППП,% (max)
3	79.7	14.57	23.94
6	87.8	7.21	15.22
13	89.0	6.29	13.48
25	88.9	6.54	14.15

    Высокоуглеродистые породы могут быть применены после их предварительной термообработки, после которой активируется и глини-стая составляющая. Установлена зависимость между размером фракций и температурой термообработки (таблица 2).

Порода	Фракция, мм	Температура термообработки, Т, град.С	ППП,%	Углерод,%
В естеств. состоянии	более 13	900	19.6	11.4
Обоженная	5	500	8.32	3.34
Обоженная	5	600	5.92	1.86
Обоженная	менее 0.6	500	4.55	0.88

    Учитывая, что исследуемые отходы углеобогащения относятся к "тощему" непластичному сырью (содержание глинистых 21-25%), то керамический материал из него получают методом полусухого прессования. Для подбора состава шихты оптимизировался гранулометрический состав, вещественный состав, усилие прессование и режим термообработки.

    Подбор гранулометрического состава проводился с применением математического планирования эксперимента. Выявлено, что для получения максимального значения ККК необходима шихта с содержанием фракций менее 0,6 мм до 60%.

    Основным признаком полусухого прессования керамических изделий является формование их из порошков путем компрессионного прессования под удельным давлением 15…50 МПа. В результате построения компрессионных кривых была выявлена область оптимального давления прессования для различной влажности пресс-порошка для необожженной и предварительно обожженной (активированной) породы

    При определении оптимальной температуры обжига изделий использовалась термоактивированная порода, фракция 0,6 мм и менее. Прессование образцов осуществлялось при минимальном давлении - 20 МПа. Исходя из полученных данных выявлена оптимальная температура обжига изделий - 1000 град.С…1050 град.С, изделие обожженное при этой температуре имеет водостойкость В=17%. При увеличении давления прессования увеличилась прочность черепка с 9,5 МПа до 15 МПа, сни-зилась величина водопоглощаемости до 13,1%, значительно снизилась величина огневой усадки с 4% до 1,6%. Плотность образцов после об-жига составила 1,84 г/см³.