автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Использование продуктов обеспыливания производства клинккера с целью получения вяжущих материалов и улучшения работы обеспыливающих агрегатов

ПЙ У и

- а шли 1Я36

Московский институт коммунального хозяйства и строительства

На правах рукописи

ГУзаревич Сергей Робертович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ОШПЫШВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА КЛИНКЕРА С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ВШОДИХ. МАТЕРИАЛОВ И УЛУЧШЕНИЯ РАГОТЫ ОЕЁОШИВАИЩ АГРЕГАТОВ

05.17.11- «технология керамических, сияикатных и тугоплавких неметаллических материалов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1996 г.

Работа выполнена в Московской институте коммунального хозяйства и строительства

Научный руководитель: доктор технических наук,профессор

Лваценко С. И.

Соруководитель: кандидат технических наук

* . Перыагия H.Q.

Официальные пппонвнтыгдоктор технических наук,профессор

Кузнецова Т.В.

кандидат технических наук, старой научный сотрудник Ватутина Л.С.

Ведущее предприятие: 40 Воскресенский цементный завод

Защита состоится 3996 года в ч

на заседании диссертационного совета K.063.08.0I в Московской институте комцунажьного хозяйства и строитежьства по адресу: 109029 ГСП, Москва, Ср.Калитниковская, д.30, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского института коммунального хозяйства и строительства

Автореферат разослан __Oj^__ 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Дуиыош И.®.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Тенденции развития строительной индустрии в целом и в особенности цементного производства предусматривают широкое использование вторичного сырья и отходов различных отраслей промышленности. Это диктуется как экономическими, так и экологическими требованиями.

Важной и нерешенной в полной мере, до настоящего времени является также задача очистки пылегазовых выбросов цементных вращающихся печей от твердых и газообразных вредных веществ. Применяемые до настоящего времени для обеспыливания в основном электрофильтры имеют наряду с несомненными достоинствами и ряд весьма существенных недостатков: плохо или совсем не улавливают высокощелочные твердые частицы, газообразные оксиды серы, азота и углерода, недостаточно утилизируют тепло отходящих газов, обладают высокой стоимостью и имеют высокие капитальные и эксплуатационные затраты. Кроме того, в настоящее время практически более 70% электрофильтров, работающих на цементных заводах СНГ, физически и морально устарели, работают неэф-Е>ективно, с выбросами, существенно превышающими предельно допустимые занитарные нормы. Их ремонт или строительство новых потребует огром-шх материальных затрат, которые практически невозможно реализовать цементным заводам в" нынешних тяжелых экономических условиях.

В то же время в НПО "Союзстромзкология" была разработана дешевая и эффективная система мокрой газоочистки цементных вращающихся зечей, которая прошла промышленную апробацию на ряде цементных заво-цов и показала высокую эффективность в работе: улавливание твердых и газообразных вредных веществ до 98-99,5%; , абсорбция вредных газообразных оксидов серы и азота до 98% и до 40%, соответственно; утилизация до 50% выбрасываемого в атмосферу с отходящими гагами тепла; существенное снижение капитальных и эксплуатационных затрат; простора в изготовлении и обслуживании.

Однако, широкое внедрение указанной системы невозможно без ре-вения некоторых задач, в частности, нахождения областей использова-1ия образующихся в процессе работы установки высокощелочных отходов.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с научно-тех -шческой программой "Архитектура и строительство" тема N7/2.4.4.2, а также в соответствии с тематикой институтов НШЦемент, Союзстромэко-югия и МИКХиС, программой "Природа" тема N403. х/д N20/88, N10/60 и J 8/94-53.

- г -

Делью диссертационной работы является изучение возможности использования щелочных отходов системы мокрого пылегазоулавливания цементных вращающихся печей для получения шлакощелочных вяжущих, разработка эффективных составов и технологии их производства. Кроме того, целью работы было совершенствование работы обеспыливающих агрегатов и охрана окружающей среды.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Исследовать возможность использования в качестве щелочного компонента отходов системы мокрого пылегазоулавливания цементных вращающихся печей для получения эффективных составов шлакощелочных вяжущих.

2. Выяснить закономерности образования гидратных фаз на основе металлургических шлаков и комплексного активатора, содержащего ионы К+,,Са2+,С Г,С0з2~,Б042", N03". НСОз". ОН".

3. Определить направления оптимизации и возможность прогнозирования свойств модифицированных шлакощелочных вяжущих (ЩВ) и бетонов на их основе при применении полифункциональных щелочных отходов.

4. Исследовать строительно-технические свойства модифицированных шлакощелочных вяжущих и изделий на их основе.

5. Дать рекомендации по совершенствованию работы обеспыливающих агрегатов в цементном производстве.

6. Разработать технологический регламент на получение шлакощелочных вяжущих на основе отходов системы мокрого пылегазоулавливания цементного производства.

7. Разработка и апробация в производственных условиях модифицированных составов шлакощелочных вяжущих и технологии их получения с -оценкой экономической эффективности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- изучены процессы гидратации, протекающие в системе "доменный гранулированный шлак - полифункциональная щелочная добавка";

- показано, что присутствие в комплексном модификаторе наряду с щелочными соединениями сульфатов, хлоридов и нитратов калия и натрия, водные растворы которых не дают щелочной реакции, интенсифицирует процесс диспергадаи шлакового компонента, делая последний более ре-акционкоспособным по отношению к щелочным ионам;

- установлено, что усложнение состава щелочного модификатора, особенно присутствие в системе сульфатов и хлоридов калия и натрия, способствует дополнительно кристаллизации в образцах кроме гидросиликатов кальция, гидрогранатов и гидратов цеолитолодобной структуры.

также эттрингита, анальцима и их твердых растворов с вводимыми ионами;

- выявлено, • что образующиеся твердые растворы типа СзА.ЗСа[С12.304.(НС0з)2,(N03)2.0033.30432420 имеют более толстые и короткие кристаллы, которые как бы "армируют" структуру образца; заполнение оставшегося пространства большим количеством тоберморитово-го геля приводит к повышению прочностных характеристик модифицированных шлакощелочных вяжущих по сравнению с контрольными;

- установлено, что по степени влияния на процессы гидратации и прочность шлакощелочных композиций изученные анионы можно расположить в следующей последовательности: С0з2_ > С1~ > N03" > БО^2-, при этом выявленная закономерность будет прослеживаться только в том случае, если в системе присутствует не менее 57. карбоната натрия или калия, причем последний предпочтительнее;

- разработаны эффективные составы модифицированных шлакощелочных вяжущих, защищенные авторским свидетельством на изобретение, и изучены их строительно-технические свойства.

Практическая значимость работы. Разработаны составы и технология получения модифицированных шлакощелочных вяжущих на основе отходов системы мокрой газоочистки цементных вращающихся печей, которые прошли промышленную апробацию и показали высокую экономическую эффективность. Разработаны нормативные документы на производство модифицированных шлакощелочных вяжущих и изделий на их основе.

Использование в строительной индустрии отходов системы мокрой газоочистки цементных вращающихся печей позволит расширить сырьевую базу для производства шлакощелочных вяжущих, дать рекомендации по совершенствований обеспыливающих агрегатов, в цементном производстве, решить вопросы промышленной экологии в городах, вблизи которых расположены цементные заводы, повысить качество строительных изделий, изготовленных из модифицированных шлакощелочных вяжущих.

Расчетный экономический и природоохранный эффект от внедрения предложенных технических решений только на одном цементном заводе составил более 99 тыс.руб. в год (в ценах 1988 г.).

Апробация работы. Основные положения работы доложены на Всесоюзных .и Международных научно-технических конференциях, симпозиумах, совещаниях (Баку, 1Й84 г.; Ростов-на-Дону, 1986 г.; Варна, 1989 г.; Москва, 1990, 1991, 1996 гг.; Белгород, 1991 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ и получено

- 4 -

2 авторских свидетельства на изобретение.

Объем работы. Диссертация включает введение, литературный обзор, экспериментальную часть, изложенную в б главах, выводы, библиографическое описание отечественных и зарубежных источников, включающее 178 наименований, и приложения. Работа изложена на<26 страницах машинописного текста, включая 22 таблицы, 46 рисунков и приложения на 38 страницах.

Обзор литературы и задачи исследований.

Приведен об'зор и анализ литературных данных по состоянию дел в цементной промышленности, касающихся вопросов обеспыливания цементных вращающихся печей. Показано, что применяемые в настоящее время электрофильтры наряду с несомненными достоинствами имеют и ряд весьма существенных недостатков. Описана разработанная в НПО "Союзстро-мэкология" новал эффективная система мокрой газоочистки цементных вращающихся печей. Однако, для внедрения разработанной системы в промышленность необходимо решить вопрос утилизации улавливаемых установкой "загрязненных" щелочных отходов.

Приведены литературные данные по применению различных щелочных отходов для производства шлакощелочных вяжущих. Показано, что в литературе нет данных по использованию близких по составу к изучаемому отходу щелочных компонентов для получения ЩВ и изделий на их основе. Поэтому для широкого использования щелочного отхода, улавливаемого системой мокрой газоочистки цементных вращающихся печей, для производства 1ЩВ необходимо исследовать процессы гидратации, протекающие в системе "доменный гранулированный шлак - многокомпонентная щелочная добавка", изучить строительно-технические свойства модифицированных шлакощелочных вяжущих.

На основании анализа литературных данных сформулированы цели и задачи диссертационной работы.

Характеристика исходных материалов и методы исследований.

В качестве одного из компонентов для получения шлакощелочного вяжущего в работе использовали доменные гранулированные шлаки Днепропетровского, Ждановского, Ясиноватского металлургических заводов, а также заводов "Ааовсталь" и "Ильича", и доменные шлаки.применяемые па Амвросиевскш цементном заводе. В качестве добавки использовали портландский клинкер цементных заводов "Октябрь","Пролетарий", Воскресенского и Амвросиевского, а также золу и шлак Новочеркасской ГРЭС. Химический состав используемых материалов представлен в табл.1. Доменные шлаки и клинкеры измельчали в лабораторной мельнице

- 5 -

до удельной поверхности 350 + 50 м2/кг.

Химический состав отходов, улавливаемых системой мокрой газоочистки цементных вращающихся печей на Амвросиевском и Новороссийском цементных заводах находился в следующих пределах: Mac.Z: S102 - следы; А120э - 0,04-0.05; Fe203 - 0,02-0,03; СаО - 1,57-1,90; S03 -14,40 - 29,80; Cl"- 9,52-24,36; Na20 - 1,25-5,00; К20 - 56,00-58,25. Методами физико-химического анализа было установлено, что отходы состоят главным образом из хлоридов К и Na - 23-26Z, сульфатов К и Na - до 66Z, карбонатов К и Na - до 112 и в незначительных количествах KNO3, СаСОз, СаС1г. CaS04, Са(НС0з)2. КНСОз - в сумме до 5Z. Плотность жидких отходов колебалась от 1,08 до 1,3 г/см3.

Рентгеновский качественный и количественный анализы шлаков, щелочных отходов и гидратных фаз проводили на установках ДРОН-1,5 и ДР0Н-2. Дифференциально-термический анализ осуществляли на дерива-Torpai>e системы Паулик, Паулик.Эрден фирмы MOM, Венгрия, типа ОД-100. Удельную поверхность размолотых шлаков, клинкеров и добавок измеряли на ПСХ-2, а тонкость помола - при помощи набора сит N004 и N008.

Электронно-микроскопические исследования проводили на электронном микроскопе УЭМВ-100К и на сканирующем электронном микроскопе Stereoscan S4-10, Кембридж, а микроскопический анализ - с помощью поляризационного микроскопа МИН-8.

Определение показателей светопреломления производили иммерсионным методом с помощью набора иммерсионных жидкостей ИЖ-1.

Для идентификации фаз в образцах наряду с другими методами использовали ИК-спектроскопию, съемку которой проводили на спектрофотометре UR-10 фирмы К.Цейсс.

Для пропаривания образцов использовали камеру с автоматическим регулятором температуры. Испытание морозостойкости проводили по ГОСТ 10060-81.

Строительно-технические свойства вяжущих и бетонов из них определяли по принятым методикам и стандартам с учетом изменений, принятых для шлакощелочных вяжущих (РСТ УССР 5024-83 -Вяжущее шлакоще-лочное).

Обработку результатов измерений выполняли с использованием методов математической'статистики.

Таблица I

Химический состав металлургических ишаков и используемых материалов

Содержание компонентов, мае %

Наименование материала ¿'А ко Св.0 м9о МпП 2 м0 ма

Днепропетровский шлак 36,39 6,75 2,61 45,86 2,94 2,61 1,62 100,14 1.13 0,17

йдановский шлак й I 39,44 6,26 0,24 46,18 4,22 0,53 1,24 98,73 1,16 0,17

Едановский шлак № 2 38,00 6,52 0,16 47,77 4,05 1,51 0,67 98,58 1,16 0,17

Тонкомолотый шлак, 38,30 7,03 0,49 47,32 4,60 0,32 0,89 98,95 1,14 0,183

выпускаемый Амвроси-

евекпм цементным

комбинатом

Ясиноватский шлак 38,40 7,80 0,49 46,50 4,20 0,42 0,39 98,20 1,097 0,203

_и 38,86 8,93 2,29 47,60 2,34 0,34 0,50 98,76 1,091 0,242

"Азовсталь" пшак 36,96 8,13 0,46 47,61 4,42 0,93 0,52 99,03 1,15 0,22

37,04 7,02 " 0,66 46,87 4,68 0,28 0,50 97,05 1,17 0,19

Завод "Ильича" шлак 38,74 5,59 0,25 47,32, 4,42 0,34 1,26 97,92 1,25 0,144

п 38,06 8,07 0,25 47,71 4,68 0,25 0,24 99,28 1,136 0,21

Амвросиевский шлак 38,72 7,09 0,57 46,87 5.40 0,22 0,44 99,31 1,14 0,18

Клинкер ц/з "Пролетарий" 21,87 4,52 4,55 65,50 0,81 0,25 520-0,70 98,41 ц.п.п.-0,21

Клинкер Амвросиевского ц/з 24,10 3,60 3,43 66,88 1,00 0,34 Е20-0,29 99,86 п.п.п.-0,22

Зола Новочеркасской ГРЭС 51,33 17,28 13,23 3,66 1,60 0,57 Я20-3,78 100,00 п.п.п.-8,55

Шлак Ковочеркасской 1ТЭС 54,28 21,03 15,97 1,04 0,52 0,37 1^0-5,37 99,48 п.п.п-1,42

Подбор и оптимизация составов шлакощелочных вяжущих на основе комплексной добавки.

С применением метода математического планирования эксперимента л обработкой данных на ЭВМ оптимизировали составы модифицированных алакощелочных вяжущих. Показано, что гидратационная активность пос-яедних изменяется в зависимости от вида и количества различных химических соединений, входящих в состав комплексного модификатора. Показано, что по силе воздействия на прочностные характеристики образцов из шлакощелочного вяжущего исследованные ионы, входящие в состав этхода, располагаются в следующей последовательности: СОз2- > С1~ > Юз" > SO42", при этом установленная закономерность проявляется только в сложных системах, состоящих не менее чем из 2-х компонентов, одним из которых должен быть карбонат калия или натрия.

Выявлена закономерность повышения прочности образцов с усложне-1ием состава комплексного щелочного модификатора, при этом установ-1ено, что карбонаты калия предпочтительнее карбонатов натрия.

На основании полученных зависимостей построены математические «одели, адекватно описывающие состояние системы по оцениваемым пара-«етрам оптимизации в пределах выбранного факторного пространства. В сачестве параметров оптимизации (управляемых параметров) принято 1роцентное содержание отдельных химических соединений, еходящих в зостав отходов, улавливаемых системой мокрой газоочистки цементных ¡решающихся печей. Анализ полученных с использованием ЭВМ данных тидетельствует, что, используя в качестве щелочесодержащей добавки >тходы системы мокрой газоочистки цементных вращающихся печей, воз-южно получить шлакощелочные вяжущие активностью 500-700 кгс/си2.

Исследование процессов гидратации, протекающих в модифицированных шлакощелочных системах.

Для объяснения причин изменений прочностных характеристик пла-ющелочных вяжущих в зависимости от наличия в составе щелочного ак-■иватора различных химических соединений затвердевший шлакощелочной [ементный камень-изучали дифференциально-термическим, рентгеновским, лектронномикроскопическим, петрографическим и другими методами фи-ико-химического анализа.

Как показали исследования затворение доменного гранулированного лака водой или воднйми растворами солей, не дающих в воде щелочной еакции (NaCl, KCl, K2SO4, Ma^SOi, KNO3), очень незначительно акти-изирует его гидратационную активность (появление в продуктах гидра-

тации небольших количеств гелеобразных продуктов гидратации, вероятно, имеющих состав гидросиликатов кальция типа CSH(B) или тобермори-тового геля). Образцы на основе таких активаторов практически не имели прочностных характеристик.

Затвердевший цементный камень на основе шлака, затворенного растворами карбонатов калия и натрия, состоял, в основном, (рис.1) из C5S6H5 (d- 3,03; 2,94; 2.80; 2,23; 1,82 Ä), CSH(B) (d- 3,03; 2,80; 1.82 Ä), тоберморитсвого геля, гидрогранатов (d- 3,3; 2,27; 1,67; 1,35 Я) и гидратов цеолитоподобной структуры типа фожазита (d-3,30; 2,28; 2,08 Ä), при этом активность образцов ШЩВ составляла 400-570 кгс/см2 Дифференциально-термический анализ также подтвердил присутствие указанных выше соединений в исследуемых образцах (эндо-эффекг при 142- 150°С, экзоэффект при 792-890°С).

Усложнение комплексного модификатора, т.е. появление в его составе кроме карбонатов хлоридов и сульфатов калия и натрия существенно изменило микроструктуру образцов (рис. 2) и состав гидратных фаз. В образцах кроме указанных выше соединений фиксируется также эттрин-гит (d- 9,7; 5,6; 3,85 Ä; эндоэффект на кривых ДТА при 120- 200°С) и анальцим (d- 5,60; 2,67; 1,92; 1,72 Ä). При атом модифицированные образцы имели достаточно высокие прочностные характеристики (400-500 кгс/см2), несмотря на то, что в составе комплексного модификатора присутствовало только 5-15* агашных щелочных компонентов (КгСОэ или ИагСОз) и большое количество "вредных" примесей (хлоридов и сульфатов калия и натрия).

Было показано, что "примесные" компоненты, вероятно, входят в структуру гидросиликатов кальция и эттрингита, делая кристаллы последнего более толстыми и короткими и наделяя их способностью к двуп-реломленио, что согласуется с данными, полученными ранее Швите, Людвигом, Огасой, Роем и др. исследователями.

Предложена модель механизма гидратации шлаковых дисперсий, затворенных комплексным щелочным активатором, и сделана попытка объяснить высокие прочностные характеристики модифицированных шлакощелоч-них вяжущих (особенно на изгиб) и их низкую истираемость.

На первой стадии взаимодействия шлака с компле;ссным активатором главную роль в процессе гидратации, вероятно, играют электролиты (соли NaCl, KCl, Na2S04, K2SO4, KNO3 и др., не дающие в воде щелочной реакции). Они, с одной стороны, как бы "разрыхляют" структуру шлакового компонента, повышая его способность к катионнообменным

Рис.I.Рентгенограммы и ДГА затвердевшего шлакощелочного -цементного камня,затворенного: №48-водой;№45-растворои Мй^ЖЯ-

раствором КС1 /аС1,^С03,Уа2С03 ,КМЭ3 Ла2204 ;№2Б-раст-вором с<С1,^аС1,^С03ХарС03,^504^&2504;»1г-р&створои КС1, К^СО^ • >^а2&41 и отходом системы мокрой газоо-

чистки, смонтированной на Амвросиевском цементном эаиодэ.

к, • -5

б «

Рис2 Микростргуктура затвердевшего «¡лахощелочного вялящего .затворенного :а)раст-ворами ЛаС1;б)КЛ'03;в)К2С03; г)комплексной добавкой,содержащей КС1,МаС1,К2С03, С03>а2504,К2$04;д)от-ходом системы мокрой газоочистки,смонтированной на Амвросиевском цемзаводе. Увеличение-7000.

а

- И -

процессам. С другой стороны, электролиты выполняют роль "транспортирующего" агента, подводящего ионы ОН" и Н+ к поверхности твердого тела, интенсифицируя тем самым процесс гидратации и увеличивая количество гкдратных фаз.

Усложнение состава щелочного модификатора приводит к появлению в гидратирующейся системе кроме ген(В), тоберморитового геля, СбЗбНБ. гидрогранатов и гидратов цеолигоподобной структуры типа фо-лсазита дополнительно анальцима и твердых растворов гидросиликатов кальция и эттрингита. Последние, вероятно, имеют сложный состав типа СзА-пСаС^.СОэ, (0Н)2. (N03)2,012.(4003)2.Зад-ад, их кристаллы двупреломляют, они более толстые и короткие, чем кристаллы "чистого" бездобавочного эттрингита. Армирование структуры модифицированного шлакощелочного цементного камня более толстыми и короткими кристаллами эттрингита, точнее его твердыми растворами, должно приводить (по мнению японских исследователей) к увеличению прочностных характеристик образцов, особенно на изгиб, что и было зафиксировано в наших исследованиях.

Более плотное заполнение пространства образца между "арматурой", состоящей из модифицированного эттрингита, объясняется большим количеством образующихся при гидратации в модифицированных образцах по сравнению с чистощелочными системами гидросиликатов калы г, тоберморитового геля, гидрогранатов и гидратов цеолитоподобной структуры, вследствие присутствия в комплексном активаторе кроме щелочных компонентов электролитов, "разрыхляхшщ" структуру шлака и транспортирующих к последнему ионы Н* и ОН". Вследствие такого комплексного воздействия на шлаковые дисперсии интенсифицируются катионнообменные процессы и увеличивается количество продуктов гидратации. Это, в свою очередь, способствует увеличению прочности и плотности модифицированных образцов и, как следствие, снижению истираемости изделий иа их основе.

Выполненные лабораторные исследования позволили выявить закономерности процессов гидратации, протекающих в модифицированных системах, определить пути и способы регулирования состава комплексного модификатора, что.' в конечном итоге,дало возможность целенаправленно управлять строительно-техническими свойствами модифицированных шла-кощелочных вяжущих. На основании выполненных исследований были разработаны оптимальные составы модифицированных шлакощелочных вяхушлх с улучшенными строительно-техническими свойствами.

- 12 -

Изучение строительно-технических свойств модифицированных шлакощелочных вяжущих.

Модифицированные пшакощелочные вяжущие изготовляли из доменного гранулированного шлака, используемого на Амвросиевском цементном заводе, щелочных отходов системы мокрой газочистки, смонтированной на печи размером 3,6 х 51 м Амвросиевского цементного завода, и порт-ландского клинкера того же завода. Строительно-технические свойства образцов, изготовленных из модифицированных шлакощелочных вяжущих, представлены в табл.2.

Анализ результатов табл.2 показывает, что используя в качестве щелочного активатора реальные отходы системы мокрой газоочистки цементных вращающихся печей возможно получить строительные изделия высокой прочности - 50-80 МПа, при этом прочность образцов из модифицированного шлакощелочного вяжущего продолжает интенсивно расти и после 28 суток твердения. Цементный камень на основе модифицированного шлакощелочного вяжущего состоял, в основном, из СБИСВ), тобер-моритового геля, С^ЗбНй. гидрогранатов цеолитоподобной структуры, анальцима, армированных короткими и толстыми кристаллами модифицированного эттрингита. Вследствие этого опытные образцы по сравнению с контрольными были более плотными, имели на 4,1-14,2 МПа более высокие прочностные характеристики во все сроки твердения и более низкую (на 50 - 60 X) истираемость.

Морозостойкость образцов на основе модифицированного ПИВ составляла более 300 циклов, а электрохимические испытания коррозионной стойкости стальной арматуры в опытных бетонных образцах показали, что при потенциале +300 мВ по насыщенному каломельному электроду плотность тока не превышает 10 мкА/см2, а величина рН жидкой фазы не менее 12, что обеспечивает пассивацию стали.

Опытно-промышленная апробация результатов исследований.

Промышленную апробацию разработанных технических решений проводили на Амвросиевском цементном комбинате и Новороссийском заводе тратуарной плитки.

Исполь8уя реальные отходы системы мокрой газоочистки, смонтированной на Амвросиевском цемкомбинате, доменный гранулированный шлак, пыль электрофильтров цементных вращающихся печей в качестве добавки, были выпущены опытные партии стеновых камней из легких шлакощелочных бетонов и тратуарной плитки размером 200x200x30 мм.

Таблица 2

Физико-технические характеристики шлакощелочных вяжущих

М пп

Состав ВДВ, иаа.% Плот- Сроки схватывания Предел прочности (изгиб/сжатие,(МПа)),образцов,

ность

час.-мин.

твердевших

Шлак Порт- Цемент- щелоч-

ланд- нал ного. начало конец при пропа- при естественном тверденяи в воде

ский пыль отхода, клин- г/смэ

кер

ривании по в течение режиму 3+6+3 ч Ь - 80°С

I через I 3 7 28 360 720 сут, 28 сут. сут. сут. сут. сут. сут. сут.

I 100 - водный раствор А^Од 0-38

2 100 - - 1,10 ' 1-15

3 100 - - 1,15 1-10

4 100 ' - - 1.24 1-12

5 37 3 - 1,1 1-05

6 95 5 - 1,1 1-00

7 90 10 - 1.1 1-00

8 97 - 3 1.1 1-00

9 95 - 5 1,1 0-55

10 90 — 10 1.1 0-50

3-14

4-13 4-15

4-10

3-50 3-45 3-40 3-45 3-15 3-10

М"07&

3,9 АЛ 2^9 3*6 4Д 5^8 6Д 6,6

35/7 4071 37Г Г5?7 Й70 4079 5178 7073

ЪЛ 6,0 ЗЛЗ 5Д 6Л 6*2 8Л) Щ I

4070 4876 ТГГЗ 2570 3771 4878 5574 7577 н

6.3 6.8 5.2 6,1 6.9 7,8 8,5 ПЛ ,

5575 §07? 1з7? 2571 зэ7э 5174 Б577. 8574 '

4.3 4.7 3.3 6д0 7^3 8^2 ЩД 3$72 4576 Т270 Й76 3778 4971 5479 8070

6.4 6.9 5.3 6,2 7Д 7*2 12Д 5372 5172 1470 2771 З070 5276 5778 Ш7Т

6.3 6.8 5.2 7*0 йлД

327В 5173 1471 13870 3977 5277 6870 8479

4.1 4.5 3,1 5.2 5^7 7Л 7*2 ШЛ

38?! 1&70 . 1175 2471 3770 4874 5379 7В79

6,3 6.8 5,1 Ц М 24 8Л.

1179. 5074 1375 2676 3574 5174, 5771

6,2; 6.7 5*0 6*£ 7*0 7Д 8*1 114

3176 5070 1371 2674 3971 5070 6771 8275

Проведенные промышленные испытания показали, что выпущенные опытные изделия имели высокие показатели по прочности, морозостойкости, истираемости и высокую экономическую эффективность при внедрении.

Разработаны нормативные документы на производство модифицированных шлакощелочных вяжущих и изделий на их основе.

Расчетный экономический и природоохранный эффект от внедрения предложенных технических решений только на одном цементном заводе составил более 99 тыс.руб. в год (в ценах 1988 г.) иди более 150 млн. руб. в год.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

1. Установлена возможность использования для получения эффективных составов шлакощелочных вяжущих и изделий на их основе отходов системы мокрой газоочистки цементных вращающихся печей.

2. Разработаны технология получения и составы . модифицированных шлакощелочных вяжущих, имеющих высокие прочностные характеристики (марку "500-800"), морозостойкость (выше 300 циклов), низкую истираемость и высокую коррозионную стойкость.

3. Выявлено, что высокие строительно-технические свойства модифицированных шлакощелочных вяжущих объясняются особенностями процессов гидратации, протекающих в системе "шлаковая дисперсия - полифункциональная щелочная добавка".

4. Показано, что в модифицированных шлакощелочных системах электролиты "разрыхляют" структуру шлакового компонента и ускоряют перенос к последнему ионов Н?" и ОН", вследствие чего интенсифицируются катионнообменные процессы и увеличивается количество продуктов гидратации.

5. Показано, что затвердевший цементный камень -на основе щелочных отходов системы мокрой газоочистки цементных вращающихся печей состоит, главным образом, из ген(В), тоберморитового геля, СбБвНб, гидрогранатов цеолитоподобной структуры, анальцима, "армированных" модифицированным зттрингитом, имеющим более толстые и короткие кристаллы.

Более плотное заполнение объема образца продуктами гидратации и их "армирование" толстыми и короткими кристаллами модифицированного эттрингита с предположительной формулой СэА-ЗСаСЗО^Иг.СОз. (N03)2. (НСОзЫ'ЗОтЗгНгО, придает опытным образцам высокие показатели по плотности, прочности, морозостойкости, коррозионной стойкости и улучшает другие строительно-технические свойства изделий на их основе.

6. Выявлено, что по степени влияния на процессы гидратации и прочность шлакощелочных композиций изученные анионы можно расположить в следующей последовательности: СО32" > Cl" > NCb" > SOiZ~, при этом, установленная закономерность прослеживается только в случае присутствия в системе не менее Ы карбоната натрия или калия, причем последний предпочтительнее. -

7. Разработанные составы и технология получения модифицированных шлакощелочных вяжущих на основе отходов системы мокрой газоочистки цементных вращающихся печей прошли промышленную апробацию на Амвросиевском цементном комбинате и Новороссийском заводе тратуарной плитки и показали высокую экономическую эффективность их применения.

8. Разработаны нормативные документы на производство модифицированных шлакощелочных вяжущих и изделий на Их основе.

9. Организация производства шлакощелочных вяжущих на основе отходов системы мокрой газоочистки цементных вращающихся печей позволит расширить сырьевую базу для получения ВДВ, дать рекомендации по совершенствованию обеспыливающих агрегатов в цементной промышленности, решить вопросы промышленной экологии, повысить качество строительных изделий на основе модифицированных шлакощелочных вяжущих.

10. Расчетный экономический и природоохранный эффект от внедрения предложенных технических решений только на одном цементит заводе составил более дд тыс. руб. в год (в ценах 1988 г.) или 150 млн. руб. в год.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Гайджуров П.П., Бородавкина В.В., Гузаревич O.P. Золошлако-вые отходы - эффективная алюминатножелезистая добавка в цементную смесь. Тезисы докладов 7 областной научно-технической конференции "Использование отходов производства в строительной индустрии". -Ростов-на-Дону., 1986.- С.12-13. .

2. Дьяченко Г.Г., 'Гузаревич С.Р., Гагарина Е.В. Сгущение продуктов мокрого пылеулавливания печных газов цементного производства. Сборник научных трудов НПО "Союзстромэкология".- Новороссийск., 1988. - С.37-41.

3. Гузаревич С.Р., Нефедов Ю.В. Использование отходов в промышленности строительных материалов. Тезисы докладов научно-технической конференции "Нови строителни материали".- Варна., 1989., - С.58-59.

4. Гузаревич С.Р. Применение отходов пылеулавливания химических производств для изготовления вяжущих материалов. Тезисы докладов международного симпозиума "Проблемы экологии в химическом образовании". - Москва (МГУ)., 1990., - С.32.

5. Иващенко С.И., Пермигга Н.П., Горшкова И.В.. Гузаревич С.Р. Вяжущее на основе металлургических шлаков и отходов производства цементного клинкера. Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии". Часть 2. "Химия и технология силикатных материалов".- Белгород., 1991., -С. 121.

6. Пермигин Н.П., Иващенко С.И., Петросов В.К., Сухнев В.И., Горшкова И.В., Цымбал A.A., Гузаревич С.Р. Разработка и исследование малоэнергоемких вяжущих на основе металлургических шлаков и отходов производства цементного клинкера. Труды УШ Всесоюзного научно-технического совещания по химии и технологии цемента, (разделы Ш, 1У, У). - Москва., 1991., - С. 346.

7. Авторское свидетельство СССР N 1829315. Вяжущее. Балаболкин

A.Н., Иващенко С.И., Пермигин Н.П., Гузаревич С.Р. и др. - Б.И.

N____ 1992, положительное решение от 25.12.1990 г. по заявке на

изобретение N 474534/33 (116819).

8. Авторское свидетельство СССР N 1747421. Сырьевая смесь для изготовления силикатных изделий. Караханян С.С., Вавилов В.А., Дуров

B.А., Гузаревич С.Р. и др. - Б.И. N 26, 1992 г.

9. Гузаревич С.Р., Иващенко С.И., Горшкова И.В. "Модифицирование шлакощелочных систем сульфатами, хлоридами, карбонатами и нитратами щелочных металлов и исследование их строительно-технических свойств" Тезисы XXI научно-технической и научно-методической конференции "Наука и высшее образование - 96". - Москва, 1996 г.,- 142 с.

Формат 6£><£lJ//6 Заказ J 5 О

Тираж УУ5"

Подписано ш печать ■¡О. 0£■ 96/ Усл. печ. л .-(/О

Типография Росселысоззкадемин