автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Получение силикатных расплавов с использованием энергии низкотемпературной плазмы при производстве минерального волокна

На правах рукописи

/I

004603993 /

Волокитин Олег Геннадьевич

ПОЛУЧЕНИЕ СИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВОВ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МИНЕРАЛЬНОГО ВОЛОКНА

05.17.11 - Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск-2010

1 о ИЮН 2010

004603993

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Н.К. Скрипникова

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор В.В. Козик

доктор технических наук, профессор П.М. Плетнев

Ведущая организация: Учреждение Российской академии

Защита состоится «15» июня 2010 г. в 14 ч 00 мин на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.08 при Национальном исследовательском Томском политехническом университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 43а, корп. 2, ауд. 117.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального исследовательского Томского политехнического университета

Автореферат разослан «//» 2010 г.

Ученый секретарь совета

наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирское отделение РАН

по защите докторских и кандидатских диссертаций

Т.С. Петровская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Огромное количество золошлако-вых отходов скапливается в отвалах энергетических производств, нарушая тем самым экологическую обстановку в местах их размещения. Сдерживающим фактором утилизации этих отходов, имеющих в своем составе до 49-61 % БЮг, является высокая температура их плавления. В связи с тем, что в настоящее время получить расплав из силикатсодержащих отходов энергетических производств, имеющих температуру плавления порядка 1600-1700 °С, с использованием традиционных технологий не представляется возможным из-за низких температур, реализуемых существующими плавильными агрегатами, возникает необходимость в использовании энергии низкотемпературной плазмы в разрабатываемой технологии, которая обладает высокой концентрацией энергии и температурой 3000-5000 °С. Также использование высококонцентрированных потоков снижает энергозатраты при получении силикатного расплава за счет сокращения времени образования расплава. Актуальным является применение плазменных технологий при получении таких дефицитных материалов стройиндустрии, как минеральная вата, что позволит сделать существующие производства более экономичными и решить проблемы экологии.

Об актуальности исследований говорит тот факт, что, несмотря на некоторые успехи, широкомасштабное внедрение плазменных технологий в области производства теплоизоляционных материалов сдерживалось из-за отсутствия теоретических и технологических предпосылок по созданию специализированных высокопроизводительных аппаратов, информативных данных об их электро- и теплофизических характеристиках при получении силикатного расплава.

Работа выполнялась при поддержке гранта РФ МК. 1110.2008.8, в соответствии с программами Рособразования РФ в рамках целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» по теме № 2.1.06 «Теплофизические и физико-химические процессы в строительных материалах при воздействии на них высококонцентрированных тепловых потоков»

№ ГР 01.200804433, а также с планами и программами НИР НИИСМ при ТГАСУ.

Объект исследования - отходы энергетических производств (зола ТЭС, отходы горючих сланцев), а также плазменные технологические процессы при получении силикатных расплавов и волокон из них.

Предмет исследования - выбор и анализ исходного сырья; исследование характеристик экспериментальной плазменной установки; энергетические показатели процесса плавления сырья; физико-химические процессы, протекающие в силикатных расплавах; темпе-ратурно-временные условия плавления сырья и волокнообразования.

Целью работы является разработка технологии получения высокотемпературных силикатных расплавов для изготовления минерального волокна с использованием устройств низкотемпературной плазмы.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

- обосновать использование плазменного нагрева в процессе плавления тугоплавкой шихты;

- создать эффективные плазменные устройства и установить их физические, энергетические характеристики и оптимальные рабочие режимы при плавлении тугоплавкой шихты;

- разработать физико-математическую модель для установления характера распределения температурных полей в сечениях гарнисажного слоя;

- исследовать физико-химические процессы структурообразо-вания, протекающие при получении расплава и волокон.

Научная новизна:

1 Установлено, что расчетное поле температур (1800-2000 °С) при удельных тепловых потоках { ц =1,8-2,6- 10б Вт/м2) соответствует условиям получения силикатного расплава на поверхности гарнисажного слоя.

2 Установлено, что при оптимальном режиме работы плазменного генератора (при мощности Р = 35,2-56 кВт и удельных тепловых потоках ^ = 1,8-2,6-10б Вт/м2) расплав гомогенизируется в плавильной печи, что обеспечивает в дальнейшем формирование волокон с минимальным количеством неоднородных включений, удельные энергетические затраты при получении расплава

составляют 1,5-2,1 кВт/кг, что в 2-2,5 раза меньше, чем в существующих технологиях.

3 Полученный из техногенных отходов силикатный расплав характеризуется содержанием оксида кремния более 60 %, что позволяет получать минеральные волокна, обладающие повышенными термической и химической стойкостями.

4 Установлена возможность повышения температуры струи расплава от 1650 до 1790 °С при пропускании через нее электрического тока, что позволяет получать полностью однородный по химическому составу расплав.

Практическая значимость работы:

1 Расширение номенклатуры исходного сырья (отходы энергетических производств) для производства минеральной ваты с повышенными эксплуатационными характеристиками.

2 Созданная принципиально новая плазменная установка для получения тугоплавких силикатных расплавов, техническая новизна которой подтверждена патентами РФ №2355651, №2344093.

3 Техническое решение, направленное на дополнительный нагрев струи силикатного расплава, реализовано на предприятии по производству минерального волокна ООО «Черниговский базальт» (г. Кемерово).

На защиту выносятся:

1 Обоснование выбора исходного сырья для получения минерального волокна с повышенными эксплуатационными характеристиками с учетом температурно-временных условий его плавления.

2 Результаты численных расчетов температурных полей по сечению гарнисажного слоя.

3 Способ и устройство для получения тугоплавких силикатных расплавов с использованием энергии плазмы при производстве минерального волокна и установление оптимальных режимов плавления сырьевых материалов.

4 Результаты исследований физико-химических процессов, протекающих при получении силикатных расплавов и волокон из них.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работ, составляющих содержание диссертации, обсуждались на совещаниях, семинарах, конференциях всероссийского и международного уровней, таких как X Международная

конференция «Плазма газового разряда и ее применение в технологиях» (Томск, 2007); VII, VIII, IX Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья» (Белоку-риха, 2007-2010); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Наноматериалы и технологии» (Улан-Удэ, 2008); 65-я Всероссийская научно-практическая конференция НГАСУ (Сибстрин) «Актуальные проблемы строительной отрасли» (Новосибирск, 2008); VI International Conference "Plasma Physics and Plasma Technology" (Minsk, Belarus, 2009); III Всероссийская конференция «Взаимодействие высококонцентрированных потоков энергии с материалами в перспективных технологиях и медицине» (Новосибирск, 2009); 2-я научно-практическая конференция с международным участием «Наноматериалы и нанотехно-логии. Наноразмерные структуры в физике конденсированного состояния. Технологии наноразмерных структур» (Улан-Удэ, 2009).

По материалам диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 6 статей в рекомендуемых ВАК изданиях, 14 докладов в сборниках конференций, получены 3 патента на изобретения.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе, списка литературы из 177 наименований. Работа изложена на 145 страницах текста, содержит 39 рисунков и 8 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследований, изложена научная новизна, практическая значимость работы.

В первой главе (Состояние науки и практики в области получения силикатных расплавов при производстве минерального волокна) содержится обзор литературы, в котором изложены сведения о направлениях работ и достигнутых результатах в области получения силикатных расплавов. В ней рассмотрены и проанализированы способы плавления минерального сырья и формирования минеральных волокон из расплавов. Дано описание физико-химических процессов, протекающих при образовании расплавов в силикатных системах в условиях высоких температур. Анализ выполнен на основе результатов работ, проведенных под руководством М.Ф. Жукова, В.Д. Шимановича, Ф.П. Вурзеля,

A.JI. Моссе, К.Э. Горяйнова, Саковича Г.В., Кутолина В.А., Тата-ринцевой О.С., Павлова В.Ф. На основе проведенного анализа научной литературы сформулированы цели, задачи исследования.

Во второй главе (Характеристика сырья, расплавов и методы их исследования) в результате исследования различного по химическому и минералогическому составам исходного сырья (базальт, зола, отходы горючих сланцев) установлены критерии их пригодности для получения минерального волокна. Проведен анализ существующих методов исследования исходного сырья и продуктов его плавления. Приведены данные по влиянию химического состава сырья и условий получения силикатного расплава на физико-химические параметры получаемого волокнистого материала. В качестве сырья для получения силикатных расплавов использовались базальт и отходы энергетических производств (зола, отходы горючих сланцев). Химический состав используемого сырья, приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав сырьевых компонентов

Наименование оксида Содержание оксида, мае. %

Базальт Зола ТЭС Отходы горючих сланцев

Si02 49,40 51,16 61,59

А120з 16,17 34,57 23,36

Fe203 5,70 3,62 7,91

СаО 8,98 8,33 1,60

MgO 3,37 0,91 1,27

Прочие 16,38 1,41 4,27

мк* 5,30 9,20 29,60

* модуль кислотности.

Приводятся характеристики сырьевых материалов и методики исследования, используемые в работе (химический, минералогический, дифференциально-термический анализ (Du Pont - 1090), рентгенофа-зовый анализ (ДРОН-ЗМ), ИК-спектроскопический анализ (Nicolet 6700), растровая электронная микроскопия (S-3700 N) и др). Приводится и обосновывается структурно-методологическая схема работы.

Третья глава (Исследование плавильных агрегатов для получения силикатных расплавов и волокон из них с использованием низкотемпературной плазмы). Для реализации поставленных задач был создан экспериментальный комплекс, вклю-

чающий в себя плазменный источник тепла для получения расплава из тугоплавких силикатсодержащих материалов и последующей выработкой волокнистого материала (рисунок 1).

Водя -> ахлааааншмш'

п

© п®

А

Рисунок 1 - Комплекс оборудования для получения силикатного расплава и минеральных волокон: 1 — катодный узел; 2 - концентратор тепловой энергии; 3 - дозирующее устройство (питатель); 4 - плавильная печь; 5 - летка; 6-гарнисажный слой; 7-графитовыйанод; 8 — плазменная дуга; 9 -расплав; 10 - источник питания; 11 - шиберная заслонка; 12 — электромеханический ротационный расходомер; 13 - управляемый двигатель постоянного тока в системе подачи сырья; 14 - вентилятор высокого давления; 15 — струя расплава; ^-направляющая воронка; 17—устройство для раздува расплава;

18 — минеральные волокна; 19 — оптический пирометр Принцип работы установки основан на взаимодействии высококонцентрированных потоков плазмы 5 с порошкообразным сырьевым материалом (зола, отходы горючих сланцев) фракцией от 50 мкм до 2 мм. Подача сырья осуществляется тангенциально непосредственно в область горения дуги. Подаваемое сырье под действием высококонцентрированных потоков плазмы расплавляется и осаждается на стенках водоохлаждаемого концентратора 2, образуя при этом гарнисажный слой, который обладает низкой теплопроводностью. Соответственно создаются благоприятные ус-

ловия для концентрации тепловой энергии плазменного потока и стекания с гарнисажа избыточного расплава в бассейн печи, где он подвергается дополнительному омическому нагреву за счет протекания электрического тока.

Экспериментально для установления тепловых характеристик плазменной струи определялась зависимость удельных тепловых потоков дугового разряда от мощности генератора плазмы (таблица 2).

Таблица 2 - Рабочие режимы электроплазменного генератора

и теплофизические параметры дугового разряда

№ режимов Мощность плазмотрона, кВт Сила тока, А Напряжение, В Удельный тепловой поток, Вт/м2

1 23,8 140 170 1,М06

2 35,2 220 160 1,8'106

3 56 400 140 2,6-106

4 59,4 440 135 3.0-106

В ходе проведения экспериментов были установлены режимы для получения расплава необходимого для выработки качественных волокон, которые составляли д = 1,1-3,0-106Вт/м2.

С целью прогнозирования распределения температурных полей по сечению гарнисажного слоя при установленных тепловых потоках была разработана физико-математическая модель, результаты расчетов которой представлены на рисунке 2.

0,5 1.0 1,5 2,0 0,5 1.0 1,5 2,0

а б

Рисунок 2 — Изменение температуры гарнисажного слоя в различных сечениях со временем: а~д0 = Ы0бВт/м2, — да = 1,5-106Вт/м2; б-дв = 2106Вт/м2, — да = 3-Ю6Вт/м2. 1 — на глубине 1 мм; 2 - на глубине 2 мм; 3 — на глубине 3 мм; 4 - на глубине 4 мм; 5 - показание термопары, заделанной на 2 мм от нагреваемой поверхности при

да = 1,5-106 Вт/м2

Полученные данные позволяют прогнозировать диапазон изменения удельных тепловых потоков д = 1,8- 2,6 ■ 106Вт/м2 оптимальных для плавления используемых сырьевых материалов.

Оценка производительности экспериментальной установки по получению расплава из тугоплавких силикатсодержащих материалов представлена на рисунке 3.

ОТ времени воздействия плазменных ПОТОКОВ (/"генератора = 50 кВт): 1 - количество расплава золы; 2 — количество расплава отходов горючих сланцев

Представленные результаты позволяют определить количество образованного расплава в зависимости от времени воздействия на сырье плазменных потоков. Полученные данные свидетельствуют о достаточно высокой производительности по расплаву (около 24 кг/ч) при энергозатратах 2,1 кВт/кг.

Во время производства волокон к расплаву предъявляются четкие требования по температуре. Как известно, при выходе из летки плавильной печи струя расплава охлаждается, соответственно меняется ее температура, и ухудшаются условия формирования волокон.

В связи с этим следующим этапом данной работы явилось:

- разработка устройства, обеспечивающего дополнительный локальный нагрев истекающей из летки струи расплава путем пропускания по ней электрического тока с целью обеспечения од-

нородности по химическому составу, а также необходимых значений температуры и вязкости для получения минерального волокна;

- проведение экспериментальных исследований по влиянию электрического тока на температуру струи расплава.

На рисунке 1 воронка 16 закреплена под леткой 5. Токопод-воды автономного, регулируемого источника питания постоянного тока 10 подключены к воронке 16 и устройству для раздува 17, что обеспечивает протекание тока по участку струи расплава между этими элементами за счет электропроводности расплавленного сырьевого материала. Использование такого комплекса позволяет осуществлять дополнительный подогрев расплава для обеспечения однородности расплава по химическому составу и требуемой вязкости. В таблице 3 приведены результаты изменения температуры в зависимости от электрической мощности, вкладываемой в струю силикатсодержащего расплава. Температура расплава в струе измерялась при помощи оптического пирометра 19 ОППИР-017Э.

Таблица 3 - Зависимость температуры в струе расплава от вклады-

ваемой электрической мощности

№ /, А и,ъ Температура расплава в струе Т, °С

0 - - 1650

1 45 160 1670

2 60 145 1720

3 75 140 1750

4 120 130 1790

Температура расплава при выходе из летки плавильной печи

Четвертая глава (Физико-химические процессы протекающие при получении силикатных расплавов с использованием энергии плазмы). Определение особенностей поведения силикатных систем с учетом их химического состава целесообразно проводить с использованием диаграммы состояния и кривых плавкости, отражающих количество и состав жидкой фазы при изменении температуры. Для предварительной оценки процесса плавления сырьевых компонентов были построены кривые плавкости с использованием диаграммы состояния системы СаО-А12Оз-8Ю2 (рисунок 4).

Рисунок 4 - Зависимость содержания жидкой фазы

в сырьевых материалах от температуры: 1 1 - базальт; 2 - зола; 3 - отходы горючих сланцев

Согласно данным, представленным на рисунке 4, можно сделать вывод о том, что температура начала образования расплава используемого сырья не превышает 1350 °С. Исследуемые отходы энергетических производств (зола, отходы горючих сланцев) характеризуются температурами плавления (1640—1700 °С), превышающими температуру плавления базальта (1380 °С) на 260-320 °С, что и определяет использование энергии низкотемпературной плазмы для получения расплава из техногенных отходов. Анализ показал, что отходы горючих сланцев характеризуются относительно большим количеством первичного расплава (66 %), однако получение 100 % расплава происходит лишь при температуре 1700 °С, в отличие от золы, у которой первичное образование расплава - 34 %, а полное расплавление наступает при температуре 1640 °С.

Анализ минералогического состава сырьевых материалов показал, что они сложены в основном кварцем, железисто-магнезиальными силикатами (пироксенами, оливинами), алюмосиликатами (плагиоклазами), стекловидным веществом. Кроме того, они содержат небольшие количества кальцита, магнетита и рудных минералов.

Результаты рентгенофазового анализа базальта, золы и отходов горючих сланцев, а также продуктов их плавления приведены на рисунках 5-7.

6

Ш 20 30 40 50 60 70

Рисунок 5 - Рентгенограммы: а - базальта; б - продукта плавления

6

10 20 30 40 50 60 70

Рисунок 6 - Рентгенограммы: а — золы; б — продукта плавления

10 20 30 40 50 60 70

Рисунок 7 - Рентгенограммы: а - отходов горючих сланцев; б - продукта плавления

На рентгенограмме базальта (рисунок 5) выраженными являются дифракционные максимумы кварца (с? = 4,74; 3,67; 1,82 А). Наряду с ними исследования выявили наличие алюмосиликатных соединений (<1 = 3,23; 2,96 А) и пироксенов (с? = 2,53; 2,015 А).

Рентгенофазовый анализ золы показал (рисунок 6), что главные отражения рентгеновской дифракции соответствуют межплоскосг-ным расстояниям, характерным для кварца (о* = 3,32; 3,02; 2,76 А), алюмосиликатных анортитоподобных соединений (с!= 2,94; 1,53 А), волластонитоподобных соединениий (с1 = 1,81; 1,59; 1,35 А), а также для пироксенов (й = 4,22 А).

Отходы горючих сланцев (рисунок 7) характеризуются тем, что наряду с основными фазами кварца (с1= 5,15; 4,52; 3,81; 1,82 А), характерными для всех материалов силикатной группы, присутствуют фазы

алюмосиликатных соединений (с! = 3,37; 2,81; 2,51 А), а также волла-стонита (с1=3,56 А), диопсида (с1=2,29 А) и анортита (с/= 2,13 А).

Рентгенофазовый анализ продуктов плавления всех сырьевых материалов показал, что они характеризуются отсутствием кристаллической структуры, т. е. являются рентгеноаморфными.

С целью выяснения внутри- и межмолекулярных взаимодействий, образования различных химических связей был проведен ИК-спектроскопический анализ.

В результате установлено, что основные полосы поглощения относятся к валентным колебаниям связи 81-0-81. Остальные дискретные полосы поглощения - к колебаниям кремнекислородных тетраэдров, а также к колебаниям связи А1-0-А1. Наиболее упорядоченными являются материалы, полученные после плавления золы ТЭЦ, так как максимум полосы поглощения для валентного колебания связи 1052,1 см'1 наиболее приближен к аналогичному максимуму полосы поглощения для кварцевого стекла, представляющего собой наиболее упорядоченную полимерную структуру.

Пятая глава (Технология получения минеральных волокон) посвящена описанию технологии получения минеральных волокон из расплава силикатсодержащих материалов и анализу их свойств.

Однородный, по температуре и химическому составу, расплав, обладающий требуемой вязкостью, поступает в дутьевое устройство, где высокоскоростным турбулентным потоком воздуха перерабатывается в волокна. Изучение свойств волокон проводили по методикам, известным для стеклянных и других видов неорганических волокон. Основные технические характеристики волокон, полученных из расплавов базальта, золы и отходов горючих сланцев, представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Характеристики мине ральных волокон

Свойства Из базальта Из золы Из отходов горючих сланцев Норма по ГОСТ 4640-93 (ВМ)

1. Модуль кислотности 4,2 12,5 19,8 Свыше 1,6

2. Водостойкость 1,2-2,5 2-4 5-7 Не более 7

3. Диаметр волокон, мкм 3-6 4-8 8-14 Не более 12

4. Содержание неволокнистых включений размером св. 0,25 мм, % 12-15 13-18 20-25 Не более 25

5. Длина волокон, мм 25-45 30-60 40-80 -

Минеральные волокна, полученные из исследованных сырьевых материалов путем плавления с помощью энергии плазмы с последующим раздувом расплава атмосферным воздухом, удовлетворяют требованиям нормативной документации для вида ВМ (таблица 4). Исключение составляет волокнистый материал из отходов горючих сланцев, диаметр волокон которого превышает норму, регламентированную ГОСТ 4640-93. Волокна, полученные из техногенных отходов, характеризуются повышенным модулем кислотности, который положительно влияет на химическую и термическую устойчивость волокон.

Моноволокна, полученные из расплавов золы и отходов горючих сланцев, при аналогичных параметрах выработки волокон отличаются по длине и диаметру, что связано с различным химическим составом сырья, а также вязкостью получаемого из него рас-

1 2 Рисунок 8 - Волокна, изготовленные с использованием струйной головки: 1 — из золы; 2 - из отходов горючих сланцев (увеличение хЗОО)

Для установления предела сохранения свойств волокнистого материала под действием высоких температур, а также для определения характерных температур процесса кристаллизации проведен дифференциально-термический анализ минеральных волокон, полученных из базальта и техногенных отходов (зола ТЭЦ, отходы горючих сланцев).

Исследуемое базальтовое волокно, полученное плазменным способом, можно использовать до температуры 610 °С. Анализ кривых ДТА зольного волокна и волокон, полученных из отходов горю-

чих сланцев, показал, что начало деструкции происходит при температурах 710 и 740 °С соответственно. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что волокна, полученные из расплава отходов горючих сланцев, являются наиболее устойчивыми к воздействию высоких температур.

Таким образом, в результате проведенных исследований отходов энергетических производств с различным химическим и минералогическим составом установлена реальная возможность использования их в производстве минеральных волокон. Перспективным для выработки химически стойких волокон могут считаться золы и отходы горючих сланцев, обладающие повышенным модулем кислотности, при условии получения гомогенного расплава с высокой степенью химической однородности, что возможно на установках с использованием высококонцентрированных плазменных потоков.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Использование агрегатов для получения силикатных расплавов в условиях низкотемпературной плазмы позволяет изготовлять волокна из таких сырьевых материалов как зола и отходы горючих сланцев с повышенным модулем кислотности (Мк=12,5-19,8) в сравнении с традиционными базальтовыми волокнами (Мк=4,2).

2 Плавление исследуемых сырьевых материалов при удельных тепловых потоках (д =1,8-2,6- 10б Вт/м2) и температуре (1800-2000 °С), соответствует условиям получения силикатного расплава на поверхности гарнисажного слоя.

3 Расплав гомогенизируется при мощности Р =35,2-56 кВт и удельных тепловых потоках д = 1,8-2,6-106 Вт/м2 плазменного генератора, что обеспечивает в дальнейшем формирование однородных минеральных волокон и малые удельные энергетические затраты при получении расплава (1,5-2,1 кВт/кг), что в 2-2,5 раза меньше, чем в существующих технологиях.

4 Отходы энергетических производств являются более тугоплавкими по сравнению с базальтом, температура плавления которого 1380 °С, температура плавления золы - 1640 °С, отходов горючих сланцев - 1700 °С.

5 В исследуемых продуктах плавления основным компонентом является стеклообразный материал, обогащенный оксидом кремния, открывающий условия для получения качественного волокна.

6 Разработано устройство дополнительного подогрева струи расплава на выходе из плавильной печи, путем пропускания через нее электрического тока, что позволяет получать однородный по химическому составу расплав.

7 Установка электроподогрева (Патент РФ 2344093), реализована на предприятии ООО «Черниговский базальт».

Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

в изданиях, входящих в перечень ВАК

1 Шеремет М.А. Комплекс для получения силикатного расплава из золоотходов / М.А. Шеремет, A.A. Никифоров, О.Г. Во-локитин // Стекло и керамика. - 2007. - № 9. - С. 23-26.

2 Скрипникова Н.К. Электроплазменная установка получения минерального волокна из тугоплавких силикатсодержащих материалов/ Н.К. Скрипникова, A.A. Никифоров, О.Г. Волокитин // Стекло и керамика. - 2008. - №11. - С. 14-16.

3 Волокитин Г.Г. Высокотемпературные способы производства цементного клинкера с использованием низкотемпературной плазмы и электродугового прогрева (Джоулев нагрев)/ Г.Г. Волокитин, Н.К. Скипникова, О.Г. Волокитин // Вестник ТГАСУ. -2008.- №4.-С. 106-112.

4 Никифоров A.A. Исследование плазменной технологии получения силикатных тугоплавких расплавов / A.A. Никифоров, Е.А. Маслов, Н.К. Скрипникова, О.Г. Волокитин II Теплофизика и аэромеханика.-2009.-№1, Том 16.-С. 159-163.

5 Волокитин О.Г. Физико-химические исследования материалов при получении минеральных волокон из техногенных отходов по плазменной технологии // Вестник ТГАСУ. - 2009. - №4. -С. 100-107.

6 Скрипникова Н.К. Процессы, протекающие при плазмо-химическом синтезе тугоплавких силикатных материалов / Н.К. Скрипникова, В.И. Отмахов, О.Г. Волокитин // Стекло и керамика.-2010.-№1.-С. 19-21.

патент РФ

7 Пат. 2344093 Российская Федерация. МГЖ51 С03В 37/04. Установка для получения минеральных волокон / Волокитой О.Г., Никифоров A.A., Скрипникова Н.К. - опубл. 20.01.2009, Бюл. №2.-5 с.

8 Пат. 2355651 Российская Федерация. МПК51 С03В 37/04. Установка для получения минерального расплава плазменным нагревом / Волокитин О.Г., Гайслер Е.В., Никифоров A.A., Скрипникова Н.К. - опубл. 20.05.2009, Бюл. № 14. - 8 с.

9 Пат. 2358929 Российская Федерация. МПК51 С04В 7/42. Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера / Волокитин Г.Г., Скрипникова Н.К., Никифоров A.A., Дизендорф Т,Е., Позднякова H.A., Волокитин О.Г. - опубл. 20.06.2009, Бюл. № 17.-8 с.

в общероссийских журналах

10 Волокитин О.Г. Плазменно-дуговые устройства для получения минерального волокна / О.Г. Волокитин // Сборник научных трудов Лесотехнического института. - 2009. - № 4. - С. 126-128.

в сборниках международных конференций

11 Скрипникова Н.К. Процессы стеклообразования при воздействии высококонцентрированных потоков плазмы на силикат-содержащие материалы / Н.К. Скрипникова, О.Г. Волокитин // Материалы 10-ой международной конференции «GDPTTA». -Томск. -2007.

12 Скрипникова Н.К. Изучение возможности получения минерального волокна из расплавов техногенных отходов углеобогащения / Н.К. Скрипникова, A.A. Никифоров, И.А. Лысак, О.Г. Волокитин // Материалы 10-ой международной конференции «GDPTTA». - Томск. 2007. - С 332-334.

13 Volokitin G.G. Plasma technology in building industry / G.G. Volokitin, N.K. Skripnikova, O.G. Volokitin // VI International Conference «Plasma Physics and Plasma Technology». - Belarus. - 2009. -P. 618-620.

14 Волокитин Г.Г. Исследование воздействия электрического тока, протекающего по струе тугоплавкого силикатсодержащего расплава при получении минерального волокна / Г.Г. Волокитин, Н.К. Скрипникова, A.A. Никифоров, О.Г. Волокитин // Сборник трудов

Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Наноматериалы и технологии». - Бурятия. - 2008.

15 Волокитин Г.Г. Электрическая печь постоянного тока для плавления высокотемпературных неорганических силикатсодер-жащих материалов / Г.Г. Волокитин, A.A. Никифоров, О.Г. Волокитин // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Наноматериалы и технологии». -Бурятия. -2008. - С. 94-97.

16 Бадеников A.B. Плазменные технологии получения минерального волокна из отходов энергетических производств / A.B. Бадеников, Н.К. Скрипникова, Г.Г. Волокитин, A.A. Никифоров, О.Г. Волокитин // Сборник трудов 2-й научно-практической конференции с международным участием «Наноматериалы и нано-технологии. Наноразмерные структуры в физике конденсированного состояния. Технологии наноразмерных структур». - Бурятия. -2009.-С. 167-169.

в сборниках всероссийских конференций

17 Волокитин О.Г. Экспериментальная установка получения расплава для производства минерального волокна с использованием комбинированного источника тепла / О.Г. Волокитин // Труды VII Всероссийского студенческого научно-технического семинара Энергетика: Экология, Надежность, Безопасность. -Томск. - 2006. - С. 237-239.

18 Волокитин О.Г. Электропривод подачи электродов печи для переработки золоотходов / О.Г. Волокитин // Труды VI Региональной научно-практической студенческой конференции. Электротехника, электромеханика и электротехнологии. - Томск, 2006. -С. 63-65.

19 Волокитин О.Г. Получение минерального волокна из расплавов тугоплавких силикатных материалов / О.Г. Волокитин // Актуальные проблемы строительной отрасли: Тезисы 65 Всероссийской научно-технической конференция: сб. статей. - Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин). - 2008. - 38 с.

20 Скрипникова Н.К. Изучение возможности получения минерального волокна из расплавов техногенных отходов углеобогащения / Н.К. Скрипникова, A.A. Никифоров, И.А. Лысак, О.Г. Волокитин // VII Всероссийская научно-практическая конференция

«Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья». - Белокуриха. - 2007. - С. 67-69.

21 Никифоров A.A. Получение минерального волокна из тугоплавких силикатсодержащих материалов / A.A. Никифоров, О.Г. Волокитин // VIII Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья». - Белокуриха. - 2008.

22 Волокитин Г.Г. Технологические режимы плазменного устройства для получения расплава из тугоплавких силикатсодержащих материалов / Г.Г. Волокитин, Н.К. Скрипникова, О.Г. Волокитин // III Всероссийская конференция «Взаимодействие высококонцентрированных потоков энергии с материалами в перспективных технологиях и медицине». - Новосибирск. - 2009. - 37 с.

23 Скрипникова Н.К. Получение минерального волокна из тугоплавких силикатсодержащих материалов / Н.К. Скрипникова, Волокитин Г.Г., A.A. Никифоров, О.Г. Волокитин // IX Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья». - Белокуриха. - 2009. - С. 47-50.

Подписано в печать 05.05.2010 г. Формат 60><84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,1. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 199 Изд-во ГОУ ВПО «ТГАСУ», 634003, г.Томск, пл. Соляная, 2. Отпечатано с оригинал-макета автора в ООП ГОУ ВПО «ТГАСУ». 634003, г.Томск, ул. Партизанская, 15.

ВВЕДЕНИЕ.:.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ НАУКИ И ПРАКТИКИ В ОБЛАСТИ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МИНЕРАЛЬНОГО ВОЛОКНА.

1.1. Оценка существующих методов получения силикатного расплава.

1.2. Особенности и физико-химические процессы, протекающие при образовании расплавов в силикатных системах.

1.3. Способы производства минерального волокна.

1.4. Постановка цели и задач исследования.

ГЛАВА 2 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ, РАСПЛАВОВ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Оценка сырьевых материалов по минералогическому, гранулометрическому и химическому составам.

2.2. Методика проведения эксперимента по получению расплава.

2.3. Характеристики расплавов и методы их исследования.

2.3.1. Определение вязкости силикатных расплавов.

2.3.2. Физико-химические методы исследования материалов.

2.4. Методология работы.

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАВИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВОВ И ВОЛОКОН ИЗ НИХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ.

3.1. Газоэлектрическая печь для получения расплава из силикатсодержащих материалов.

3.2. Электроплазменная установка для получения расплавов из тугоплавких силикатсодержащх материалов.

3.3. Физико-математическая модель термического воздействия на гарнисажный слой, образованный в концентраторе тепловой энергии.

3.4. Исследование электрофизических характеристик плазменного генератора.

3.5. Эрозионные характеристики графитового электрода (анода).

3.6. Исследование характера влияния электрического тока протекающего по струе силикатного расплава на его температуру и вязкость.

Выводы по главе.

ГЛАВА 4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ СИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ПЛАЗМЫ.

4.1. Анализ кривых плавкости исследуемых сырьевых материалов

4.2. Исследование физико-химических процессов и свойств расплавов, полученных в условиях высоких температур.

4.2.1. Исследование фазового состава сырья и продуктов плавления.

4.2.2. Анализ термограмм полученных с помощью дифференциально-термического анализа.

4.2.3. Результаты инфракрасного спектроскопического анализа сырья и продуктов плавления.

4.3. Процессы получения силикатных расплавов с использованием высококонцентрированных тепловых потоков.

Выводы по главе.

ГЛАВА 5 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН.

5.1. Исследование процесса формирования волокон из расплавов.

5.2. Свойство минеральных волокон полученных по плазменной технологии

Выводы по главе.

Огромное количество золошлаковых отходов скапливается в отвалах энергетических производств, нарушая тем самым экологическую обстановку в местах их размещения. Проблема утилизации техногенных отходов, являющихся минеральным остатком, содержащим в своем составе до 49—61% SiC>2, наиболее остро стоит в нашей стране. Однако сдерживающим фактором утилизации этих отходов является высокая температура их плавления. В связи с тем, что в настоящее время получить расплав из силикатсодержащих отходов энергетических производств, имеющих температуру плавления порядка 1600-1700 °С, с использованием традиционных технологий не представляется возможным из-за низких температур, реализуемых существующими плавильными агрегатами, возникает необходимость в использовании энергии низкотемпературной плазмы в разрабатываемой технологии, которая обладает высокой концентрацией энергии и температурой 3000—5000 °С. Также использование высококонцентрированных потоков снижает энергозатраты при получении силикатного расплава за счет сокращения времени образования расплава.

Актуальным является применение плазменных технологий при получении таких дефицитных материалов стройиндустрии, как минеральная вата, что позволит сделать существующие производства более экономичными и решить проблемы экологии.

Об актуальности исследований говорит тот факт, что, несмотря на некоторые успехи, широкомасштабное внедрение плазменных технологий в области производства теплоизоляционных материалов сдерживалось из-за отсутствия теоретических и технологических предпосылок по созданию специализированных высокопроизводительных аппаратов, информативных данных об электро-и теплофизических характеристиках получения силикатного расплава.

Работа выполнялась при поддержке гранта РФ МК. 1110.2008.8, в соответствии с программами Рособразования РФ в рамках целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» по теме № 2.1.06 «Теплофизи-ческие и физико-химические процессы в строительных материалах при воздействии на них высококонцентрированных тепловых потоков» № ГР 01.200804433, а также с планами и программами НИР НИИСМ при ТГАСУ.

Целью работы является разработка технологии получения высокотемпературных силикатных расплавов для изготовления минерального волокна с использованием устройств низкотемпературной плазмы.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи: -обосновать использование плазменного нагрева в процессе плавления тугоплавкой шихты;

-создать эффективные плазменные устройства и установить их физические, энергетические характеристики и оптимальные рабочие режимы при плавлении тугоплавкой шихты;

-разработать физико-математическую модель для установления характера распределения температурных полей в сечениях гарнисажного слоя;

- исследовать физико-химические процессы структурообразования, протекающие при получении расплава и волокон.

Объектом исследования являются отходы энергетических производств (зола ТЭС, отходы горючих сланцев), а также плазменные технологические процессы при получении силикатных расплавов и волокон из них.

Предмет исследования: выбор исходного сырья; создание экспериментальной плазменной установки; энергетические показатели процесса плавления сырья; физико-химические процессы, протекающие в силикатных расплавах; температурно-временные условия плавления сырья и волокнообразования.

В работе использованы физические и химические методы исследования состава и структуры исходного сырья, методы математического моделирования распределения температурных полей в гарнисажном слое концентратора тепловой энергии и установление зависимостей параметров волокон от условий плавления.

Научная новизна заключается в обосновании по критерию энергетической и качественной эффективности новой технологии плавления тугоплавких силикатсодержащих материалов, под действием высококонцентрированных тепловых потоков с применением комбинированного нагрева «плазма-джоулев нагрев». При этом:

1 Установлено, что расчетное поле температур (1800—2000 °С) при удельных тепловых потоках {q=1,8-2,6-10 Вт/м ) соответствует условиям получения силикатного расплава на поверхности гарнисажного слоя.

2 Установлено, что при оптимальном режиме работы плазменного генератора (при мощности Р= 35,2—56 кВт и удельных тепловых потоках q= 1,8— 2,6-106 Вт/м2) расплав гомогенизируется в плавильной печи, что обеспечивает в дальнейшем формирование волокон с минимальным количеством неоднородных включений, удельные энергетические затраты при получении расплава составляют 1,5—2,1 кВт/кг, что в 2—2,5 раза меньше, чем в существующих технологиях. ;

3 Полученный из техногенных отходов силикатный расплав характеризуется содержанием оксида кремния более 60 %, что позволяет получать минеральные волокна, обладающие повышенными термической и химической стой-костями.

4 Установлена возможность повышения температуры струи расплава от 1650 до 1790 °С при пропускании через нее электрического тока, что позволяет получать полностью однородный по химическому составу расплав.

Практическая значимость заключается в расширении номенклатуры исходного сырья (отходы энергетических производств) для производства минеральной ваты с повышенными эксплуатационными характеристиками; решении задачи утилизации техногенных отходов; разработка схемы получения гомогенного расплава из силикатсодержащих материалов и выработки минеральных волокон на его основе; применении найденных зависимостей распределения температурных полей в гарнисажном слое при создании электроплазменных установок для получения минеральных волокон.

Методология работы заключается в системном анализе причинно-следственных связей в исследуемой технологической системе, а также базируется на теоретических положениях строительного материаловедения, физической химии силикатов, взаимодействии плазменных потоков с твердым телом. Значительный вклад в исследование низкотемпературной плазмы внесли научные коллективы под руководством М.Ф. Жукова, Н.Н. Рыкалина, JI.C. Полака, А.Б. Амбразявичуса, А.В. Болотова, Г.Ю. Даутова. Способствовали развитию плазменных технологий в стройиндустрии исследования ученых Института теплофизики СОАН РАН: А.С. Аныиакова, а также В.Д. Шимановича, Ф.П. Вурзеля, A.JI. Моссе.

На защиту выносятся:

1 Обоснование выбора исходного сырья для получения минерального волокна с повышенными эксплуатационными характеристиками с учетом температур-но-временных условий его плавления.

2 Результаты численных расчетов температурных полей по сечению гар-нисажного слоя.

3 Способ и устройство для получения тугоплавких силикатных расплавов с использованием энергии плазмы при производстве минерального волокна и установление оптимальных режимов плавления сырьевых материалов.

4 Результаты исследований физико-химических процессов, протекающих при получении силикатных расплавов и волокон из них.

Апробация работы: Основные положения и результаты работ, составляющих содержание диссертации, обсуждались на совещаниях, семинарах, конференциях всероссийского и международного уровней, таких как X Международная конференция «Плазма газового разряда и ее применение в технологиях» (Томск, 2007); VII, VIII, IX Всероссийская научно-практическая конференция «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья» (Белокуриха, 2007-2010); Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Наноматериалы и технологии» (Улан-Удэ, 2008); 65-я Всероссийская научно-практическая конференция НГАСУ (Сибстрин) «Актуальные проблемы строительной отрасли» (Новосибирск, 2008); VI International Conference «Plasma Physics and Plasma

Technology» (Minsk, Belarus, 2009); III Всероссийская конференция «Взаимодействие высококонцентрированных потоков энергии с материалами в перспективных технологиях и медицине» (Новосибирск, 2009); 2-я научно-практическая конференция с международным участием «Наноматериалы и на-нотехнологии. Наноразмерные структуры в физике конденсированного состояния. Технологии наноразмерных структур» (Улан-Удэ, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе 6 статей в рекомендуемых ВАК изданиях, 14 докладов в сборниках конференций, получены 3 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе, списка литературы, приложений. Работа изложена на 144 страницах текста, содержит 39 рисунков и 8 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Использование агрегатов для получения силикатных расплавов в условиях низкотемпературной плазмы позволяет изготовлять волокна из таких сырьевых материалов как зола и отходы горючих сланцев с повышенным модулем кислотности (Мк=12,5—19,8) в сравнении с традиционными базальтовыми волокнами (Мк=4,2).

2. Плавление исследуемых сырьевых материалов при удельных тепловых потоках (Q =1,8-2,6-106 Вт/м2) и температуре (1800-2000 °С), соответствует условиям получения силикатного расплава на поверхности гарнисажного слоя.

3. Расплав гомогенизируется при мощности Р =35,2-56 кВт и удельных тепловых потоках q = 1,8-2,6- 10б Вт/м2 плазменного генератора, что обеспечивает в дальнейшем формирование однородных минеральных волокон и малые удельные энергетические затраты при получении расплава (1,5-2,1 кВт/кг), что в 2—2,5 раза меньше, чем в существующих технологиях.

4. Отходы энергетических производств являются более тугоплавкими по сравнению с базальтом, температура плавления которого 1380 °С, температура плавления золы - 1640 °С, отходов горючих сланцев — 1700 °С.

5. В исследуемых продуктах плавления основным компонентом является стеклообразный материал, обогащенный оксидом кремния, открывающий условия для получения качественного волокна.

6. Разработано устройство дополнительного подогрева струи расплава на выходе из плавильной печи, путем пропускания через нее электрического тока, что позволяет получать однородный по химическому составу расплав.

7. Установка электроподогрева (Патент РФ 2344093), реализована на предприятии ООО «Черниговский базальт».

1. Федорова Т.П. Современные способы получения минераловатных изделий / Т.П. Федорова. Обзор. М.: 1967. - 126 с.

2. Устенко А.А. Исследование механизма образования волокон при производстве минваты и стекловаты дутьевым способом: автореф. дис. . канд. техн. наук: -М.: МИСИ, 1960.

3. Мешков Г.В. Фильерно-дутьевой способ получения минеральной ваты и изделий на ее основе // Строительные материалы. 1962. - № 9. С.25-27.

4. Стекло // Справочник под ред. Павлушкина Н.М. М.: Стройиздат, 1989.-178 с.

5. Тобольский Г.Ф. Минеральная вата и изделия из нее / Г.Ф. Тобольский. Челябинск: Южно-Уральское кн. изд-во, 1968. - 235 с.

6. Бреховский С.М. Стекло за рубежом. Производство и применение / С.М. Бреховский. — М.: Гостройиздат, 1960. — 192 с.

7. Аппен А.А. Химия стекла / А.А. Аппен. Л.: Химия, 1974. - 352 с.

8. Гинзбург Д.Г. Стекловаренные печи / Д.Г. Гинзбург. М., 1945. - 304 с.

9. Китайцев В.А. Технология теплоизоляционных материалов / В.А. Китайцев. М.: Стройиздат, 1970. - 382 с.

10. Нагибин Г.В. Технология теплоизоляционных и гипсовых материалов / Г.В. Нагибин, В.Ф. Павлов, М.А. Эллерн. М.: Высшая школа, 1973. -424 с.

11. Технология минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов / К.Э. Горяйнов и др. Учеб. пособ. для вузов. М.: Строийздат, 1976.-536 с.

12. Гюнтер Р. Ванные стекловаренные печи / Р. Гюнтер. М.: Стройиздат, 1967.-282 с.

13. Спирин Ю.Л. Справочник по производству теплозвукоизоляционных материалов / Ю.Л. Спирин. М.: Стройиздат, 1975. - 378 с.

14. Джигирис Д.Д. Ванная печь для плавления основных горных пород / Джигирис Д.Д., Полевой П.П., Полевой Р.П. // Строительные материалы.-1974.-№ 9.-С. 13-17.

15. Шибалов С.Н. Ориентировочная оценка параметров тепловой работы плавильных печей при производстве базальтового волокна / С.Н. Шибалов, JI.H. Смирнов // Базальтоволокнистые материалы. М.: Информ-конверсия, 2001. - С. 42-47.

16. Демидович А.Б. Исследование нагрева поверхности твердых тел электрической дугой / А.Б. Демидович, А.И. Золотовский, В.Д. Шиманович // ИФЖ, 1984. Т. 46. - № 9. - с. 461-466.

17. Жуков М.Ф. Влияние на структурные превращения в силикатных изделиях / М.Ф. Жуков, Г.Г. Волокитин, Г.-Н.Б. Дандарон // Строительство и архитектура. 1983. - № 10. - с. 59-64.

18. Плазменные технологии в стройиндустрии / Г.Г. Волокитин и др.. — Томск: Изд-во Том. гос. Архит.-строит. ун-та, 2005. 291 с.

19. Китайцев В.А. Типы печей в производстве минеральной ваты // Промышленность строительных материалов. М, 1945. — 304 с.

20. Вурзель Ф.Б., Назаров В.Ф. Плазмохимическая модификация поверхности стекла // Плазмохимические процессы. М.: Наука, 1979. — с. 172203.

21. Плазменная технология получения минерального волокна / Г.Г. Волокитин, В.Э. Борзых, С.О. Унжаков, А.А. Никифоров // Теплофизика и аэромеханика. — 1994. Т.1. - С. 165.

22. А.с. 1689314 СССР, М1СИ СОЗ В 37/06. Способ получения минерального волокна / С.К. Кравченко, А.Н. Лактюшин, Т.В. Лактюшина. опубл. 1991, Бюл. ИСМ № 41. - 36 с.

23. Петроченко В.В. Получение минерального волокна по плазменной технологии из техногенного сырья // Сб. докл. межд. семинара «Нетрадиционные технологии в строительстве». Томск, 1999. - С. 90-93.

24. Унжаков С.О. Плазменная электротехнология получения минерального волокна: автореф. дис. . канд. техн. наук / С.О Унжаков. — Новосибирск, 1996.

25. Усов JI.H. Применение плазмы для получения высокотемпературных покрытий / JI.H. Усов, А.И. Борисенко. Д.: Наука, 1965. - 86 с.

26. Разработки ТГАСУ в области плазменных технологий / Волокитин Г.Г. и др. // Сб. докл. IV Всерос. науч.-практ. конф. «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья». М.: ЦЭИ «Химмаш», 2004. - С. 55-59.

27. Вурзель Ф.Б. Резка стекла концентрированными источниками энергии / Ф.Б. Вурзель, В.Ф. Назаров // Физ. и хим. обраб. Материлов. — 1978. — №4.-С. 30-36.

28. Вайцберг A.M. Индукционные плавильные печи / A.M. Вайцберг. — М.: Энергия, 1967.-С. 154-217.

29. Петров Ю.Б. Индукционные печи для плавки оксидов / Ю.Б. Петров, И.А. Канаев // Библиотека высокочастотника-термиста. — Д.: Политехника, 1991.-Вып. 5.-84 с.

30. Производство базальтового штапельного волокна бесфильерным методом / А.С. Уваров // Базальтоволокнистые материалы. М.: Информ-конверсия, 2001. - С. 71-75.

31. Лесков С.П. Мини-заводы для производства базальтового волокна // Строительные материалы. — 2001. — №. 4. С. 25-26.

32. Многодуговые системы / О .Я. Новиков и др.. Новосибирск: Наука. Сиб. отд, 1988.

33. Быховский Д.Г. Плазменная резка / Д.Г. Быховский. — Д.: Машиностроение, 1972. — 166 с.

34. Коротеев А.С. Плазмотроны: конструкции, характеристики, расчет / А.С. Коротеев, В.М. Миронов, Ю.С. Свирчук. Машиностроение, 1993. -296 с.

35. Волокитин Г.Г. Автоматизация процессов плазменной обработки строительных материалов и изделий: автореф. дис. . д-ра. техн. наук / Г.Г. Волокитин. М.: МАДИ, 1990. - 55 с.

36. Донской А.В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении / А.В. Донской, B.C. Клубникин. Л.: Машиностроение, 1979. -221 с.

37. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы / С.А. Крапивина. Л.: Химия, 1981. - 248с.

38. Лукашев В.П. Электродуговые плазмотроны / В.П. Лукашев, С.В. Ти-мошевский // Плазмохимия 90 гг. — М.: Изд-во Миннефтегазпрома СССР, 1990.-С. 303-306.

39. Жуков М.Ф. Прикладная динамика термической плазмы / М.Ф. Жуков, А.С. Коротеев, Б.А. Урюков. Новосибирск: Наука, 1973. - 296 с.

40. Пахоменко В.Д. Технология плазмохимических производств / В.Д. Па-хоменко, Л.Н. Цыбульников, Ю.И. Краснокутский. К.: Высща школа, 1991,-255 с.

41. Конструкция, некоторые элементы расчета и характеристики трехфазных плазмотронов большой мощности / А.Н. Братцев и др.. // Мощные генераторы низкотемпературной плазмы и методы исследования их параметров. Л.: Изд-во ВНИИэлектромаш, 1977. — С. 15-26.

42. Клубникин B.C. Особенности много дуговых плазменных систем /B.C. Клубникин, В.Г. Смирнов // Изв. Вузов. Электротехника. 1984. - №9. — С. 27-33.

43. Многодуговые системы / О.Я. Новиков и др.. — Новосибирск: Наука, 1988.- 133 с.

44. Сомервилл Дж. Электрическая дуга. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1962. -219 с.45. Патент 3024350, США.46. Патент 3140421, США.

45. Генераторы низкотемпературной плазмы / А.С. Коротеев и др.. — М.: Наука, 1969. 128 с.

46. Генераторы низкотемпературной плазмы: Тез. докл. XI Всесоюз. конф. Новосибирск: Изд-во ИТФ СО АН СССР, 1989. - 424 с.

47. Ефименко В.Н. Плазменная обработка гранулированного грунта при производстве керамического материала для строительства оснований дорожных одежд автомобильных дорог: автореф. дис. . д-ра. техн. наук / В.Н. Ефименко. Томск: ТГАСА, 1994. - 37 с.

48. Глебов И.А. Мощные генераторы плазмы / И.А. Глебов, Ф.Г. Рудберг. — М.: Энергоатомиздат, 1985. 152 с.

49. Индустриальная отделка фасадов зданий / Громов Ю.Е. и др.. М.: Стройиздат, 1980. - 70 с.

50. Camacho S.L. Industrial worthy plasma torches: State-of-the-art . Pures. Appl. Chem. Vol. 60. № 5, p. 619-632, 1988.

51. Heberlein J.V., Melilli W.J., Digne S.V., Reed W.H. Adaptation of non-transferred plasma teaches to new applications of plasma system. JSPS, Workshop on industrial plasma applications. Italy, 1989, vol. 2. p. 1-8.

52. Плазменная плавка / Г.А. Фарнасов и др.. М.: Металлургия, 1968. — 180 с.

53. Химия плазмы / JI.C. Полак и др.. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991.-328 с.

54. Химическая технология стекла и ситаллов / Под ред. Н.М. Павлушкина. -М.: Стройиздат, 1983.-432 с.

55. Химическая технология стекла и ситаллов / М.В. Артомонов и др.. — М.: Стройиздат, 1983.-432 с.

56. Шульц М.М. Современные представления о строении стекол и их свойствах / М.М. Шульц, О.В. Мазурин. Л.: Наука, 1988. - 198 с.

57. Скрипникова Н.К. Технология производства строительного композита путем форсированного ввода концентрированных потоков плазмы в обрабатываемый материал: автореф. дис. . д-ра техн. наук / Н.К. Скрип-никова. Томск, 1999.

58. Скрипникова Н. К. Электроплазменная установка получения минерального волокна из тугоплавких силикатсодержащих материалов / Н. К. Скрипникова, А. А. Никифоров, О. Г. Волокитин // Стекло и керамика. — 2008.-№11.-С. 14-16.

59. Отмахов В.И. Высокотемпературные процессы в стекловидных и керамических материалах при воздействии высококонцентрированных потоков плазмы и различных видов излучений: автореф. дис. . д-ра техн. наук / В.И. Отмахов. Томск, 2007.

60. Сиротюк В. В. Плазменная технология термического укрепления грунтовых оснований зданий и сооружений: дис. . д-ра техн. наук / В.В. Сиротюк. Омск, 2000.

61. Советский энциклопедический словарь / Под ред. A.M. Прохорова. — М.: Сов. энциклопедия, 1981. 1600 с.

62. Литваковский А.А. Плавленые литые огнеупоры / А.А. Литваковский. -М.: Госэнергоиздат, 1959. — 88с.

63. Химическая технология керамики и огнеупоров / Под общ. ред. П.П. Будникова и Д.Н. Полубоярского. -М.: Стройиздат, 1972. 551 с.

64. Эйтель В. Физическая химия силикатов / В. Эйтель. М.: Иностр. литра, 1962.- 1055 с.

65. Технология стекла / Китайгородский И.И. и др.. М.: Стройиздат, 1967.-499 с.

66. Кобеко П.П. Аморфные вещества / П.П. Кобеко. М.: Изд-во АН СССР, 1952.-136 с.

67. Митрофанов К.П. Стеклообразное состояние / К.П. Митрофанов, Т.А. Сидорв. Л.: Наука, 1971.-151 с.

68. Макмиллан П.У. Стеклокерамика / П.У. Макмиллан. М.: Мир, 1967. — 263 с.

69. Технология строительного и технического стекла и шлакоситаллов / В.В. Полляк и др.. М.: Стройиздат, 1983. - 432.

70. К.К. Стрелов Силикаты и тугоплавкие оксиды в жидком и стеклообразном состояниях / К.К. Стрелов, П.И. Булер. Свердловск: изд. УПИ. — 1978.

71. Стекло / Справочник под ред. Павлушкина Н.М. М.: Стройиздат, 1989. - 178 с.

72. Сырье для производства минеральной ваты в СССР / Каталог-справочник. ВНИИтеплоизоляция. Вильнюс, 1977. — 106 с.

73. Сухарев М.Ф. Производство теплоизоляционных материалов / М.Ф. Сухарев, И.Л. Майзель, В.Г. Сандлер. -М.: Высшая школа, 1981.-231 с.

74. Салярский А.П. Производство ваты методом многоступенчатого центрифугирования / А.П. Салярский, В.А. Андреев, Э.С. Родов. М.: ВНИПИтеплопроект ЦБТЛТУ Минстроя РСФСР, 1961. - 243 с.

75. Шиляев A.M. Теплофизические условия образования гарнисажного слоя при течении пленки расплава по вращающемуся диску / A.M. Шиляев, А.В. Толстых, В.Э. Борзых. ТВТ. - 1998. - Т 36. - № 2. - С. 267.

76. Сентяков Б.А. Технология производства теплоизоляционных материалов на основе базальтового волокна / Б.А. Сентяков, Л.В. Тимофеев. — Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004. 232 с.

77. Базальтовые расплавы для формования штапельного волокна / В.А. Дубровский и др. // "Стекло и керамика". 1968. — № 12.

78. Кадастр месторождений горных пород габбро-базальтовой группы. — М.: ЗАО «Научно-производственная компания «Базальт-Композит», 1999. 73 с.

79. Горные породы для производства базальтовых волокон / Б.К. Громков и др. // Базальтоволокнистые материалы. М.: Информконверсия, 2001.-С. 54-64.

80. Заварицкий А.Н. Физико-химические основы петрографии изверженных пород / А.Н. Заварицкий, B.C. Соболев. М.: Госгеологиздат, 1961. — 384 с.

81. Миловский А.В. Минералогия и петрография / А.В. Миловский. М.: Недра, 1969.-237 с.

82. Татаринцева О.С. Изоляционные материалы из базальтовых волокон, полученных индукционным способом: автореф. дис. . д-ра. техн. наук. / О.С. Татаринцева. Бийск, 2006.

83. Симпозиум по разработке и использованию горючих сланцев. Доклады. -Таллин, 1968.

84. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. М., 1968. -т.11.

85. Химия и технология горючих сланцев и продуктов их переработки. — JL, 1968.

86. Utilization of oil shale, progress and prospects, N. Y., 1967.

87. Производство минерального волокна и изделий на его основе // ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР. Обзорная информация. 1989. - № 1.-60 с.

88. Плазменные технологии в строительстве / Волокитин Г.Г. и др.. — Изд-во ТГАСУ, 1997.-290 с.

89. Новые технологии переработки высоко сернистых сланцев / Блохин А.И. и др.. -М.: Наука, 2001.

90. Ребане К.К. Проблема комплексного использования горючих сланцев / К.К. Ребане, И.П. Эпик. Вестник РАН, 1982.

91. Джигирис Д.Д. Основы производства базальтовых волокон и изделий / Д.Д. Джигирис, М.Ф. Махова. М.: Теплоэнергетик, 2002. - 416с.

92. Базальтовая вата: история и современность: Сборник материалов / Науч. ред. сост. А.Н. Земцов. — Пермь, 2003. — 124 с.

93. Бобров Ю.Л. Долговечность теплоизоляционных минераловатных материалов / Ю.Л. Бобров. Москва, Стройиздат. 1987.

94. Практикум по основам технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов / Вакалова Т.В. и др.. — Томск: Изд. ТПУ, 1999. — 160 с.

95. Стеклянные волокна / под ред. М.С. Аслановой. М.: Химия, 1979. -256 с.

96. Пат. 2355651 Российская Федерация Установка для получения минерального расплава плазменным нагревом / О.Г. Волокитин, Е.В. Гайс-лер, А.А. Никифоров, Н.К. Скрипникова.

97. Harkins W., Brown F. // Yorn. Amer. Chem. Soc. 1919. - 499 p.

98. Аппен А.А. Химия стекла / А.А. Аппен. М.: Химия, 1970. - 351 с.

99. ЮЗ.Аппен А.А. Химическое и практическое применение силикатов/ А.А

100. Аппен, С.С. Каллова. Л., 1960. - 92 с.

101. Павлушкин Н.М. Практикум по технологии стекла и ситаллов / Н.М. Павлушкин, Г.Г. Сентюрин, Р.Я. Ходановская. М.: Изд-во литературы по строительству, 1970. - 232 с.

102. Анфилогов В. Н. Силикатные расплавы / В.Н. Анфилогов, В.Н. Быков, А.А. Осипов. Изд-во: Наука, 2005. — 357 с.

103. Юб.Бобкова Н.М. Физическая химия силикатов и тугоплавких соединений / Н.М. Бобкова. Минск: Высшая школа, 1984. — 256 с.

104. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов / Л.И. Миркин. — Физматгиз, 1961.

105. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов / В.И. Михеев. — М.: Госгелхимиздат, 1957.

106. Бокай Г.Б. Рентгеноструктурный анализ / Г.Б. Бокай, М.А. Порай-Кошиц.-М., 1964.

107. Горшков B.C. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ / B.C. Горшков, В.В. Тимашев. -М.: Высшая школа, 1981. 334 с.

108. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры силикатов / И.И. Плюснина. — М.: Изд-во МГУ, 1977. 174с.

109. Глазов В.М. Химическая термодинамика и фазовые равновесия / В.М. Глазов, JI.M. Павлова. М: Металлургия, 1988.

110. ПЗ.Вигдорович В.Н. Направленная кристаллизация и физико-химический анализ / В.Н. Вигдорович, А.Е. Вольпян, Г.М. Курдюмов. — М.: Химия, 1976.

111. Драго А. Физические методы в химии / А. Драго. М.: Мир, 1981.

112. Григорьев А.И. Введение в колебательную спектроскопию неорганических соединений / А.И. Григорьев. — М.: Издательство МГУ, 1977.

113. Вилков JI.B. Физические методы исследования в химии / JI.B. Вилков, Ю.А. Пентин. -М.: Высшая школа, 1987.

114. Лазарев А.Н. Колебательные спектры и строение силикатов / А.Н. Лазарев. — Л.: Наука. Ленинградское отделение, 1968.

115. Голдштейн Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ / Дж. Голдштейн. М.: Мир, 1984. - Т. 1-2.

116. Тарасов В.В. Новые вопросы физики стекла / В.В. Тарасов. — М.: Стройиздат, 1959.-270 с.

117. Будов В.М. Производство строительного и технического стекла / В.М. Будов, П.Д. Саркисов. -М.: Высш. шк., 1991. 319 с.

118. Плазменные технологии в строительстве / Волокитин Г.Г. и др.. Изд-во ТГАСУ, 2005.-290 с.

119. Штром В.В. Машины и оборудование для производства теплоизоляционных строительных материалов /В.В. Штром. — М., 1973. — 342 с.

120. Генерация низкотемпературной плазмы и плазменные технологии: Проблемы и перспективы / Г.Ю. Даутов.и др.. Новосибирск: Наука, 2004. - 464 с.

121. Шиляев A.M. Экспресс-метод определения теплопроводности строительных материалов с помощью высококонцентрированного потока плазмы / A.M. Шиляев, Г.Г. Волокитин, И.А. Лысак // Строительные материалы. 2004. № 3. - С. 12-13.

122. Лыков А.В. Теория тепло- и массопереноса / А.В. Лыков, Ю.А. Михайлов. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. — 426 с.

123. Пехович А.И. Расчеты теплового режима твердых тел / А.И. Пехович, В.М. Жидких. Л.: Энергия, 1976. 352 с.

124. Владимиров B.C. Уравнения математической физики / B.C. Владимиров. М.: Наука, 1976. - 528 с.

125. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / С. Патанкар. — М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с.

126. Татаринцева О.С. Изоляционные материалы из базальтовых волокон, i полученных индукционным способом: дис. . док. техн. наук. / О.С. Татаринцева. — Бийск, 2006.

127. Китайгородский И. И. Предкристаллизационный период в стекле и его значение / И.И. Китайгородский, Р.Я. Ходаковская // Стеклообразное состояние. Вып. 1. -М. Л.: Изд-во АН СССР, 1963.

128. Лыков А.В. Теория тепло- и массопереноса / А.В. Лыков, Ю.А. Михайлов. -М. -Л.: Госэнергоиздат, 1963. 426 с.

129. Генераторы низкотемпературной плазмы / А.С. Коротеев и др.. М.: Наука, 1969.-С. 29-37.

130. Теория электрической дуги в условиях вынужденного теплообмена / под. ред. М.Ф. Жукова. — Новосибирск: Наука, 1977. — 312 с.

131. Физика и техника низкотемпературной плазмы / под. ред. С.В. Дресви-на. -М.: Атомиздат, 1972. 352 с.

132. Экспериментальные исследования плазмотронов / под. ред. М.Ф. Жукова. Новосибирск: Наука, 1977. - 392 с.

133. Карякин Н.А. Угольная дуга высокой интенсивности / Н.А. Карякин. -М. — Л.: Госэнергоиздат, 1948. 240 с.

134. Финкельнбург В. И. Электрические дуги и термическая плазма / В.И. Финкельнбург, Г. Меккер. М.: Издательство иностранной литературы, 1961.-371 с.

135. Лакомский В.И. Эрозия графитовых катодов электрической дуги в азот-но-кислородной газовой смеси / В.И. Лакомский, А .Я. Таран, С.И. Замковой. // Изв. СО АН СССР, 1984. №4.-Вып. 1.-С. 113-119.

136. Электродуговой источник низкотемпературной плазмы / Бертиков А.И. и др.. // ТВТ, 1968. Т. 6. - №3. - С. 537-539.

137. Особо тугоплавкие элементы и соединения / Котельников Р.Б. и др.. — М.: Металлургия, 1969. — 369 с.

138. Пат 2344093 Российская Федерация. Установка для получения минеральных волокон / О.Г. Волокитин, А.А. Никифоров, Н.К. Скрипникова.

139. Лысак И. А. Экспресс-метод контроля теплопроводности строительных композиционных материалов с использованием высококонцентрированного потока плазмы: дис. . канд. техн. наук. / И.А. Лысак. Томск, 2003.- 168 с.

140. Физика и техника низкотемпературной плазмы / В.М. Гольдфарб и др.. — М.: Атомиздат, 1972. — 352 с.

141. Полежаев Ю.В. Тепловая защита / Ю.В. Полежаев, Ф.Б. Юревич. — М.: Энергия, 1976.-392 с.

142. Кудрявцев Е.В. Метод средней температуры для изучения процесса нагрева твердого тела / Е.В. Кудрявцев, Н.В. Шумаков // ЖТФ. 1957. - Т. 27, Вып. 4. - С. 856-867.

143. Лыков А.В. Экспериментально исследование теплообмена твердого тела с потоком высокоэнтальпийного газа в области точки торможения / А.В. Лыков, В.Л. Сергеев, А.Д. Шашков // Высокотемпературная теплофизика. М.: Наука, 1969. - С. 7-25.

144. Горяйнов К.Э. Технология теплоизоляционных материалов и изделий: Учебник для вузов / К.Э. Горяйнов, С.К. Горяйнова. — М.: Стройиздат, 1982. С. 141.

145. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей / Я.И. Френкель. М., 1945.

146. Зак А.Ф. Физико-химические свойства стеклянных волокон / А.Ф. Зак. — М.: Ростехиздат, 1962.

147. Шелудяков П.Н. Состав, структура и вязкость гомогенных силикатных расплавов / П. Н. Шелудяков. А-Ата: Наука. — Каз. ССР, 1980.

148. Стрелов К.К. Силикаты и тугоплавкие оксиды в жидком и стеклообразном состояниях / К.К. Стрелов, П.И. Булер. — Свердловск: изд. УПИ, 1978.

149. Физическая химия силикатов / А.А. Пащенко и др.. // Под ред. А.А. Пащенко М.: Высш. шк., 1986. - 368 с.

150. Горшков B.C. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений / B.C. Горшков, В.Г. Савельев, Н.Ф. Федотов. М.: Высш. шк. - 1988.-400 с.

151. Татаринцева О.С. Механизм преобразования расплава в волокно / О.С. Татаринцева, Б.И. Ворожцов // Ползуновский вестник. 2006. - №2. -С. 149-157.

152. Горшков B.C. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ / B.C. Горшков, В.В. Тимашев. М.: Высшая школа, 1963.

153. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры силикатов / И.И. Плюснина. — М.: Изд-во МГУ, 1977. -174 с.

154. Лазарев А.Н. Колебательные спектры и строение силикатов / А.Н. Лазарев. Л.: Наука, 1968. - 347с.

155. Болдырев А.И. Инфракрасные спектры минералов / А.И. Болдырев. — М.: Недра, 1976. 199 с.

156. Инфракрасные спектры неорганических стекол и кристаллов / под ред. А.Г. Власова, В.А.Флоринского. Л.: Изд-во «Химия», 1972. - 304 с.

157. Химия плазмы / Л.С. Полак и др.. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991.-328 с.

158. Безбородов М.А. Синтез и строение силикатных стёкол / М.А. Безборо-дов. Минск, 1968.

159. Брегг У. Кристаллическая структура минералов / У. Брег, Г. Кларин-гбулл. Москва, 1967.

160. Бондарев В.П. Основы минералогии и кристаллографии / В.П. Бондарев. -М.: Высш. шк., 1978.

161. Кингери У.Д. Введение в керамику / У.Д. Кингери. М.: Стройиздат, 1967.

162. Бокай Г.Б. Кристаллохимия / Г.Б. Бокай. Москва, 1960.

163. А.с. 3127 Российская Федерация. Дутьевая головка (полезная модель) / О.С. Татаринцева, Б.И. Ворожцов, Е.Г. Толкачев, Н.Н. Ходакова, Г.Б. Лапутина. заявлено 16.11.96.

164. Куколев Г.В. Химия кремния и физхимия силикатов / Г.В. Куколев. — М.: Промстройиздат, 1954.

165. Школьников Я.А. Стеклянное штапельное волокно / Я.А. Школьников. -М.: Химия, 1969.

166. Есин О.А. Физхимия пирометаллургических процессов / О.А. Есин, П.П. Гельд. Москва, 1966. - Т. 2.

167. Весь бетон: профессиональный строительный портал Электронный ресурс. : 2005-2008. URL: http://www.allbeton.ru (дата обращения: 30.11.2009).

168. Анфилогов В.Н. Силикатные расплавы / В.Н. Анфилогов, В.Н. Быков, А.А. Осипов; отв. ред. С.Л. Вотяков.; Ин-т минералогии УрО РАН. — М.: Наука, 2005. 357 с. - ISBN 5-02-032893-6.

169. Практическую ценность также имеют полученные технологические режимы зависимости температуры струи расплава от вкладываемой электрической мощности.1. Директор

170. ООО «Черниговский базальт»1. Косов