ДонНТУ   Портал магістрів

Журавльов Сергій Володимирович

Факультет екології та хімічної технології

Кафедра прикладної екології та охорони навколишнього середовища

Спеціальність «Технологія тугоплавких неметалічних і силікатних матеріалів»

Керамічна цегла з використанням в якості сировини техногенних продуктів

Науковий керівник: к.т.н., проф. Беломеря Микола Йосипович

Резюме Реферат Бiографiя

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• Вступ
• 1. Актуальність теми
• 2. Цілі, завдання дослідження та планована новизна
• 3. Основні характеристики вихідних техногенних матеріалів
• 4. Опис практичної частини
• 4.1 Підготовка суміші
• 4.2 Приготування суміші
• 4.3 Формування зразків
• 4.4 Сушка готових зразків
• 4.5 Випал готових зразків
• Висновки
• Список джерел

Вступ

В даний час для підприємств промислових комплексів найважливішими завданнями є ресурсозбереження і екологія виробництва. У свою чергу, наявність великих ресурсів техногенної сировини створює передумови для широкою розвитку виробництва будівельної кераміки.

Величезні обсяги накопичених відходів створюють серйозні економічні і екологічні проблеми. Згідно зі статистикою, на початок 2016 року в Росії зафіксовано близько 31,5 мільярда тонн відходів виробництва і споживання. З них використанню і переробці подвірает не більше 10% всіх видів відходів, велика ж їх частина складується в приміщеннях або викидається на звалища. Вторинна переробка техногенних відходів у виробничому циклі виготовлення керамічних виробів, є перспективним і одним з оптимальних способів їх утилізації. Такий підхід дозволяє не тільки розширити мінерально-сировинну базу будівельної індустрії, а й забезпечити екологічну безпеку навколишнього середовища і зберегти природні ресурси.

Техногенні родовища - це скупчення мінеральних речовин на поверхні землі або в гірничих виробках, що представляють собою відходи гірничого, збагачувального, металургійного та інших виробництв і придатні за кількістю та якістю для промислового використання, яке стає можливим у міру розвитку технології його переробки і зміни економічних умов [ 2].

Різноманітні великотоннажні відходи промисловості за хімічним і мінералогічним складом не поступаються природного сировини, а в багатьох випадках за технологічними кондиціям навіть перевершують його, що робить її дуже перспективною їх використання в якості сировинних ресурсів.

Відвали, терикони, і шламонакопичувачі розміщені на площі 160 -180 тис. Га, яка збільшується зі швидкістю 3 - 6 тис. Га / рік. Низький обсяг переробки відходів (не більше 10%) зумовлює зростання техногенного забруднення всіх компонентів ОПС. Проблема відходів має ряд серйозних екологічних та економічних аспектів і потребує вжиття невідкладних заходів щодо її вирішення. Одним з перспективних і ефективних шляхів її вирішення є використання промислових відходів для створення нових технічних матеріалів. Із загальної кількості щорічно утворюються промислових відходів до повторного використання придатне близько 120 -150 млн. Т. В даний час використовується тільки близько 30% цієї кількості [3].

1. Актуальність теми

Одним з перспективних напрямків використання відходів є отримання керамічних будівельних матеріалів: стінових, облицювальних і тротуарних виробів. Утилізація відходів у будівельні матеріали спрямована на вирішення соціальних і екологічних проблем, поліпшення житлових умов населення, створення додаткових робочих місць. На виробництво 5 млн. Шт. керамічної цегли потрібно близько 20 тис. тонн глинистого сировини. Застосування вторинної сировини в промисловості будівельних матеріалів знизить потребу в первинних мінерально-сировинних ресурсах що вирішує не тільки екологічні, але й економічні завдання, оскільки сировина з відходів в 2-3 рази дешевше, ніж природне, при чому часто воно вже частково піддано подрібнення, термічної обробці і іншим технологічним впливам, що сприяє полегшенню їх використання.

Одним з найбільш затребуваних будівельних керамічних матеріалів є керамічна цегла. Основною сировиною для виробництва керамічної цегли є глинисті матеріали: суглинки, леси, аргіліти і інші. Отже, вищезазначені техногенні продукти в більшості випадків близькі за своїм хімічним складом з основними сировинними компонентами, що дозволяє застосувати їх для виробництва кераміки і зокрема для виробництва керамічної цегли.

2. Цілі, завдання дослідження та планована новизна

Метою даної роботи є використання техногенних побічних продуктів промисловості в якості сировини для виробництва керамічної цегли.

Аналіз можливості використання пилу ПГУ, терикони породи та інших техногенних відходів в якості добавки для виробництва керамічної цегли.

Розробка технології виробництва з побічних техногенних відходів.

Виготовлення зразків досліджуваних матеріалів.

Дослідження міцності та інших властивостей.

Планована наукова новизна: розроблена технологія використання побічних техногенних відходів в якості сировини для виробництва керамічного Киричем, а також методика проведення дослідження властивостей отриманих зразків.

Використання техногенної сировини дозволить отримати практичний ефект:

Виготовляти дешеві будівельні матеріали.

Підвищити продуктивність праці, за рахунок рентабельної переробки раннє видобутої сировини, яке є готовим полупродуктом і знаходиться поруч з діючими підприємствами.

Звільнити займані ділянки землі, рекультивувати їх і ліквідувати джерела забруднення навколишнього середовища, покращуючи тим самим екологічну обстановку навколо діючих підприємств.

Методи досліджень: виготовлення зразків і дослідження їх властивостей на реальному обладнанні кафедри.

Результати окремих етапів роботи були повідомлені на науковій конференції і опубліковані в збірнику.

3. Основні характеристики вихідних техногенних матеріалів

Керамічна цегла залишається одним з найбільш затребуваних кладок матеріалів протягом довгого часу. Основною сировиною для його виготовлення служить глина, а всілякі добавки надають цьому будівельному матеріалу різні властивості. Завдяки гарним показникам міцності, водостійкості, морозостійкості і теплопровідності він успішно утримує лідируючі позиції серед великої кількості сучасних кладок матеріалів.

В якості основних добавок в дослідницькій роботі були використані такі техногенні матеріали як: Терриконна порода, пил ПГУ і металургійна окалина.

Глини застосовуються для виробництва керамічної цегли за хімічним складом коливаються в широкому межі за змістом основних компонентів і наведені в таблиці 3.1.

Терриконна порода - розкривних порід, отримана при видобутку або збагачення вугілля, така порода може містити до 46% вугілля, до 15% глиноземів і до 20% оксидів кремнію і заліза. У таблиці 3.2. наведено приблизний хімічний склад глини, використовуваної в дослідницькій роботі.

Металургійна окалина - це суміш оксидів, що утворюються прямою дією кисню при прожарюванні на повітрі металів. Окалина є сумішшю оксидів Fe3O4, FeO і Fe2O3, і складається з двох шарів, легко відокремлюваних один від одного. Внутрішній шар пористий, чорно-сірого кольору, зовнішній щільний і з червонуватим відтінком, обидва шару тендітні і мають феромагнітними властивостями. Склад залізної окалини непостійний і залежить від умов отримання: при тривалому розжарюванні на повітрі вона поступово переходить в Fe2O3, а остання в белокалільном спеку втрачає частину кисню, переходячи в FeO. Зазвичай залізна окалина складається з 64-73% FeO і 36-27% Fe2O3, зовнішній шар містить більше Fe2O3 - від 32 до 37%, а самий зовнішній шар - навіть до 53%.

Пил ПГУ - утворюється в Парогазова установка з внутріцікловой газифікацією при перетворенні вугілля в інші види палива, С наступним очищенням цього газу від домішок перед спалюванням і з подальшої перетворенням таких забруднювачів як сірка в корисну продукцію. В результаті цього зменшуються викиди діоксиду сірки, сажі та ін.

4. Опис практичної частини

4.1 Підготовка суміші

Технологія отримання пресованої цегли на основі техногенних продуктів в лабораторних умовах починається з підбору шихтового складу і підготовки сировинних матеріалів для подальшого використання. Далі слід зважування і змішування компонентів. Для якісної та достовірної перевірки властивостей нами були використані 3 зразка, різні за процентним вмістом вихідної сировини. Для отримання пластичної маси все компоненти повинні бути суворо дозовані відповідно до рецептури. Для цього використовуються ваги з допустимою похибкою вимірювань 0,5%. У таблиці 4 представлена рецептура.

4.2 Приготування суміші

Дозована суміш піддавалася подрібнення, за допомогою млини з тілами, що мелють, де також відбувалося ретельне перемішування всіх компонентів для їх активація. Додавалося необхідну кількість води для отримання пластично робочої маси.

4.3 Формування зразків

У лабораторних умовах зразки формували в ручну, використовуючи спеціальні прес-форми, які змащувалися машинним маслом для зручності формування зразків і не даючи можливості приготовленої масі прилипати до стінок форми і підкладки, що дозволяло зберегти форму виробу під час виймання зразка з прес-форми.

4.4 Сушка готових зразків

Після формування зразки укладають на скляні підкладки, накривають вологою тканиною і залишають на 2-3 доби після чого тканину знімають і залишають зразки ще на 1 добу - дана операція називається сушка на повітрі. Потім зразки розміщую в сушильну шафу і повільно, протягом 2-3 годин піднімають температуру в області сушіння до 110 ± 15 ?С. Після чого температуру в сушилі піднімають до 200 ?С і висушують зразки протягом 12 годин і більше, для видалення хімічно зв'язаної води.

4.5 Випал готових зразків

Після сушіння зразки відправляють в піч, де випробовувані зразки будуть обпалюватися при трьох різних температурах 1000, 1050 і 1100 ?С.

5. Дослідження зразків на властивості

Практична частина ще не закінчена, виготовлено достатню кількість зразків для проведення дослідів. На даному етапі магістерської роботи досліджуються властивості міцності зразків. Далі зразки будуть подвеграться випробувань на стиск, морозостійкість і водопоглинання.

Висновки

Перший етап досліджень показав можливість використання техногенних продуктів (Террикон порода, пил ПГУ, окалина) для отримання керамічної цегли.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після захисту магістерської роботи.

Список джерел

1. 1. Техногенні відходи у виробництві будівельних матеріалів [Електронний ресурс]
2. 2. Трубецкой К.Н., Уманець В.Н., Нікітін Н.Б. // Комплексне використання мінеральної сировини. - Єкатеринбург. 1987. №12. 18-23 с.
3. 3. Касимов А.М. Промислові відходи. Проблеми і рішення. Технології та обладнання: навчальний посібник / А.М. Касимов, В.Т. Семенов, А.А. Романовський; під ред. А.М. Касимова. - Харків: ХНАМГ, 2007. - 411 с.
4. 4. Чантурія В. А., Чаплигін Н. Н., Вігдергауз В. Е. Ресурсозберігаючі технології переробки мінеральної сировини та охорона навколишнього середовища // Гірський журнал. - 2007. - № 2. - С. 91-96.
5. 5. Столбоушкін А. Ю. стінові керамічні матеріали матричної структури на основі неспекающегося малопластичних техногенного та природного сировини. Дисс. докт. техн. наук. Новосибірськ. - 2014. - 365 с.
6. 6. Павлов В. Ф. Спосіб залучення у виробництво будівельних матеріалів промислових відходів // Будівельні матеріали. -2003. - № 8. - С. 28-30.
7. 7. Фоменко А. І., Каптюшіна А. Г., Гризлов В. С. Розширення сировинної бази для будівельної кераміки // Будівельні матеріали. - 2015. - № 12. - С. 25-27.
8. 8. Столбоушкін А. Ю. Поліпшення декоративних властивостей стінових керамічних матеріалів на основі техногенного та природного сировини // Будівельні матеріали. - 2013. - № 8. - С. 24-29.
9. 9. Raut S.P., Ralegaonkar R.V., Mandavgane S.A. Development of sustainable construction material using industrial and agricultural solid waste: A review of waste-create bricks // Construction and Building Materials. - 2011. - V. 25. - P. 4037-4042.
10. 10. Фоменко О.І., Каптюшіна А. Г., Гризлов В.С. Розширення сировинної бази для будівельної кераміки // Будівельні матеріали. - 2015. - № 12. - С. 25-27.