автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Получение вяжущих на основе попутных продуктов промышленности

ргб оа

О !''ЛР,

На правах рукописи

ГРЫЗЛОВА ЛАДА ВЛАДИМИРОВНА

ПОЛУЧЕНИЕ ВЯЖУЩИХ НА ОСНОВЕ ПОПУТНЫХ ПРОДУКТОВ . ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Специальность 05.17.11--Гехнология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ ШПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК -

Москва ~ ШЭо

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университета имени Д. И. Менделеева.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор [КЬлбасов В.И. |

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Альбац Б'.С.; кандидат технических наук, профессор Попов К.Н.

Бадуяев- предприятие - Управление капитального строительства АО "Северсталь", г.Череповец.

Задана диссертации состоится_ \9 и юна

1995 г. в , _ час. в ауд. ЮШУ^ЗК на заседании

диссертационного совета Д 053.34.01 в Российском химико-технологическом университете ш. Д.И.Мсзвдвлеова по адресу: 125047, Москва, А-47, ¡Лиусская шт., д.9.

С диссертацией можно ознакаляться в Научяо-инфэрлй-< ционнои центре К1У им.Д.И.Менделеева.

Автореферат разослан_to _1995 года.

Учений секретарь диссертационного совета

АЛ^Беляков

ОЩАЯ ХЛРЛКтаРЙСТШ РАБОМ

Агтуастность работа. В настоян-*о время одним ин основньх зпраплонш! развития цомоитнсй промышленности является рада она пь-ое использование сырьевых ресурсов в попутгшх продуктов эк-эргэ-аческой, металлургической и цементной промшленмостей;

На международных конгрессах и ссвсвдкиях учатгх и практиков а в опрос сил производства строите льятс материалов центральной язда-гся проблема энергосбережения ка всох технологических этапах, гран пз путзй рэшенпя это!! проб-теш при производство вяяущих. ыате-;!алов - спияэиие эноргопотреблэнвя при помола и обжиге квлнкера, также производство многохомпонзнтних цементов и боскланкеркых чжуцях.

Недостаточная детальная изученность отходов л попутных проектов Б отдельных крушшх прожшмзшшх центрах России одерживает заработку и внедрение новых гадсв вяжутях м бетонов на их основе, то Ев врокя современная ориентация на малоэтажное строительство иное зданий нуждается а получении низкемзрочннх ткущих аз ноди-пгитпого сырья.

Целт. га боты состояла а разработка эф^юктивти ь'элоэнергоЗажих вдрввлвчеекпх вя^увдх па основе попутных продуктов металлургачес-)й, энергетической и цементной прэдаалевиостей: доменного гранули-шнного шлака, технотепкого минерального продукта СШ1), вред- • ?а,вляладого собой пыяэунос кдшееро обжигательных печей, а такке >л теплоэлектростанций.

Научная новизна. Установлены носко взаимосвязи структурах технологических параметров компонентов и характеристик кало-юргоомких вяг«у1г;.11х на оонот попутных продуктов металлургической дешкгной ярохгачле.чяостэй, выражающиеся в повыловди разюлывао-юти доменного гранулированного шлака вследствие $изико-химичес-|Го воздействия техногенного минерального продукта; в яятенсифк-,ции гидравлической активности гранулированного ¡лляка за с чет пользования щелочного активатора; в ноднфкцпровачзя портлавд-мента фракцлонпровзниими золами от сжигания каменных углей, зео не применявшейся в технология вяжуиих материалов.

Практическая ценность и реализация сазультаточ работа олре-ляотся новшд возмсишсстямз я расширением области применения 1гут!шх продуктов прпшалошссти; полученном малозноргоэмкого

бесклинкорного гидравличоского ьяяущаго и модифицированного золо-цоксгт; разработкой рекомендаций по применению данных вяжущих. в клада'ьгцх и штукатурных растворах, при производство медсоитучшх блоков г издолмй для кзлозта-лиого строительства.

Разработаны принциггаалыше схесш производства бзеклинкергше и золоцоментних врушах для Липецкого и Череповецкого рзтионов,

■ обеспечивающих утилизации но иеполъзуо1..их в настоящее время попут^

■ них ародуктоЕ "цементной (Т.ЭД и энереготической (золк ГЭС) про-мшяекностей, а также эшючию клинкера и снижение энергопотребления лри помола на 25-30 %.

.Апробирование разработанных вяяушх в ош^но-промшалонных условиях Липецкого цементного завода и Череповецкого завода голе-зобетон;:нх изделий и конструкций подтвердило их вксокук техническую и экономическую эффективность. При производство предлагаемых вяяущих обаспечЕвгзгся экономический и экологический эффект, связавши соответственно с утилизация отходов и снижением энергоемкости производства.

Апопбяпия работы. Основшю результата диссертационной роботы были доложены и обсуждаш на Российской кзкотраслевой научно-технической. конференции "Ресурсосберегающие технологии и охрана окружающий среда" (Санкт-Потербург, 19ЭЗ) и на УШ 1.!оздуиародной конференции мояодцх ученых, специалистов и студентов по тагаи и химической технологии "МКХТ - 24" (1994 г.)

Публикации. По результат вкполненшас исследований опубликовано 5 печатных работ.

Стгоктура и объем шботн. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной «летя, обсуждения результате! выводов, списка используемой литератур«'и приложений о'внедрения результатов работы, Изложена на страницах ¡/.ашнопясяого текста, седеркит рисунков, табд:ц, библиографячеекпа ссилс.ч, . страниц арилог.енк?. ,

содешше РЛЕСГИ

Изучению возмсаности использования попутных продуктов цементной, энергетической !? металлургической проглывлекностзй, в чос-гяо-ти, зол, шлаков и ТШ поааящеяи многочисленные вссладогания ото-

зственннх и зарубежных ученых. Правде всего это 'работы'В, П. Юнга, .М.Бутта, В.В.Тйматзвз, А.В.Еоляенского, Л.С,Пантелеева, И./.Ива-ова, В.Д.Глуховского, В.В.Товарова, В.0.Го?шохи, З.В.Энтцнл, .С.Рамачагщрапа и др. В значительной мора результаты иссдодова-ий по данной проб тема был! сбобцеиы па пятом, шеотом а седьмом зздународных конгрессах по химии и технологии цемента.

В настоящее врош первостепенно;? значение приобретает тщате-ьноо изучение попутных' продуктов в крупных промышленных центрах, ояыиениа ©Кюктишоста производства материалов, лроздо

сзго путем снижения эко ргозатрат, при одновремзнлом пошпеггаи ачества коночного продукта. Решоннв этих проблем является одной з центральных задач современной каукя к практики производства янущях материалов.

Однако, процессы измельчения металлургически:: плаков в пря-утствии тонкодиспарсных порошков изучены недостаточно. Отсут-твуют систематические исследования влияния количества ококсован-ых остатков, на процессы измельчения зол, а также твердения золо-гментов. В соответствии с излакешшы, насхолцая работа посвящена ^следованию внтонсифацируидаго пяияпля техногенного минерального родукта (Tf.HI) на помол шлаков, что позволяло бисиизять зпорго-атратн при помол» с одиовретнкш улучшенной свойств получаемого аториала, за спет щелочной активации потенциальной гидравлячес-о;1 активности шлаков, а такяе наиболее полним ксалльзоганиеи ислых зол ТЭС с повшюняоЯ величиной потерь при прокаливании» за чет различных направлений использования отдельных фракций зол.

Методы исследования. Изучение свойств используемых материалов к особенностей гидратации вякувдх .'на их основа проводили о спользеванмем современных методов анализа: химического, рентге-овского, дн.й:ерегщгальпо~тершческого, элэктроннг-шкроокопи-зского и других физяко-хшическях методов. Ситовый анализ при-.' анялся для разделения материала на фракция с ¡зернами опредо-знпой крупности. Физико-механические и эксплуатационные показа- ■ ади свойств рззработашшх вяжущих изучали общепринятыми метсдаш, родускотрошшш стандартами нашей с?:ра1и.

Экспериментальные исследования беекликерных вяжущих ,

на основе доиешшх гранулированных шлаков.

Для получения бзекллякоркого шзаквого вянущего ■ ( ВИВ ) ис-

пользовали домешшо гранулировакша ияака Нстолипоцкого (сухая г]*шужцил) и Череповецкого (мокрая грануляция) металлургических комбинатов и техногенного минерального продукта - шлеунос Липецкого (ХДЗ), работающего но сухому способу'и Воскресенского ("Гигант"), рао'отащэго по мокрому способу производства цемента цементных заводов.

¡¡сполъзуа указанные выше метода мализа проведены исследования процессов гидратации и твердения смешанных вяжущих на ос;ново гранулированного доменного шлака и 'Ш1, формирующихся в различных дакХонах калыданагора и полях электрофильтров. Установлено, что н мере .удаления от к линкеро обжигательной печи активность 'ЕДЯ ушнь-шается, за счет снижении содержания СаСоэ и примесей клинкерпкх минералов. Количество СэСО-, увеличивается вследствие карбонизации оксида кальция углекислотой воздуха. Отмечено, что в циклонах И.1П имеет мишшал>ные границу разброса гранеостава, что характер«-зует его однородность. В олзктрсфалътрах удельная поверхность 1Ш меняется с I50Ü до " 60СЮ см^/г, что обусловлено техноло-гичэской схемой работы циклонов я электрофильтров.

Поучение ШВ осуществлялось путем совместного помола шиз и *Ш. Выявление оптимального состава проз слил;: по двум факторам -вромони помола до удельной поверхности ~ 3000 ci/'/r и остатку на сите OOS, а такне с учетом прочностных характеристик вяжущего. Изменялось то.п>ко кслг.эство ев ода;.; ого в иихту TiHI с 0 до 40 %. Оптимальный явилось ввз^эшю 20 % 'ШП циклонов ЩЗ для вяяувдго на основе шлака ЛШК, а цля вяжущего {¡а основе череповецкого шлака 20 % 2Ш из Ш пота электрофильтров -Воскрессчского завода "Гигант", что продиктовано максимальным сшкением врйлонн гк ола и увеличением коэффилиента ра?молоспособ»оста в 2 таза. Ка^ллельно проводили механическую оценку размолослособиости но следуиаэй методике: "ороп иавдне 20 жнут помола отбирали ярой» чистого шлака и вяжу-сюх'о на ого основе. Определя-та зиачецяо удельной поверхности в ■ остаток на сите 008 ( рис.Т. ). Если ооычга»а ила*; НЛМК размадгаиет-¿я за GQ минут до удельной иширькоигс "З'Н^ см2/г, то ляку-.ее такой удельной поверхности достигает 2ь оо «.«¡гут пилин, что зюжчивабт коэффициент ракглкг-пособнос в рааа. Величина остатке» ка сате 0Ü8 ко превышает J.Q

Для проб и точках I-Iü ( рис.1 ) бит проведана оц яка зор-

лоном,

Рис. I. Зависимость удельной поверхности ШВ от времена его помола

вод'о состава, оказывающая существенное отяяине на скорость твер-ния и прочное тнш характеристики вякуи^го. Наличие более 50?! тон-й фракции с размерами частиц (0...40 мкм) при помоле вянущего вводит к повшпеиию прочности и начальные сроки твердения» Грану дотри я проб 2 и А не отличается значительно. В обеих случаях через то 004 прошло более пробы, а остаток на сите 008 нэ больше 6%. зультаты подсчета "среднего" диаметра зерен шлака НМЖ и вякуюто казали, что при удельной поверености^ЗООО см"/г значения его jxac-30 а 26 мш соответственно. Гранулометрический состав проб Б и Практически идентичен. Более 70 Я-пробы прошло через сито 004, а гаток на ситз 008 не превышает 1и%. Значения "ерэдиего" диаметра г доменного шлака Ч1.1К и вяжущего с использованием ИИ завода агант" практически одинаковы при £ cr/Г/т и равна 3D мкм.

зультаты механической оценки вляшш mil на процесс поыола шлаков {азали, что как для шлака 1ШК, так и для шлака ЧМК характер ин-

тегрельнол кривой не заменяется, величина "среднего" диаметра приблизительно стянаковая, а номограммы изменения удельной поверхности и остатка на сито 008 (рис.2) подтверждает измельчение доменного шлака, а яе добавки ИШ. При этой происходит значительная активах® измельчения доменного шлака. В связи с тем, что значимость установленного явления достаточно велика, нами дополнительно применялся метод установления распределения похерь при прокаливании по фракши при помоле пявднрго. Так как '.)Ь!11 ЛЦЗ имеет потери при прокаливании до 25/2, М'кшо установить наличие большего км меньшего количества 1Ш в"* раз личных фракциях вяжущего. Для этого из каждой пробы,оставшейся аа c;jrax 006 , 0063 , 0U4 и меньше GJ4 отбирали по 1г материал* Прокаливание проводи/щ п лабораторном муфеле при температуре 800°С в течение 2 часов. Установлено, что потери при прокаливании распрю дэяяхяся таким образоа.что при удельной поверхности —IöQOc/Vr бол шее количество ТКИ содетештся в тонкой фракции ыеньшо üü-J.Dpn удел ной поверхности— 4700сы*Уг значение потерь при прокаливании для тонкой фракции приблизительно- равно среднему значению потерь при п; налива к чя. Кроме того, Т.'Л присутствует во всех фракциях, о чем свидетельствует наличие потерь при прокалиаакяи. При уменьшении раамэ. частиц вяжущего до .0,. .40ккм установлено возрастание величины потерь птк; прояалягаиии а 2-Зраза во ерзвиошн' с частицами больпе 80 мки. Ca0 и СгСОд, содерггяэдеся в 'B.UI, легко рззмалываится л порехо. в тонкие фракции, а повышенна« величина потерь при прокаливании у мелких чзату.ц обусловлена на только потерями при прохалкштп iWil, но и части-шой гидратацией парами води, находящейся в воздуха.

Оценки минерального состава шлака « вяжугого проводились пето дом рентггмо-фазовогс анализа путей многократной съемки и статисте-ческой обработки результатов при различной величина удельной -ncjjep пост;: для чсоткц размером ЗОккм и поныне 40ь:км.Увеличэнав интенсивности дифракционных отражений присутствующих в шлака минералов для фракции меньше 40жм более чем на büZ> доказывает янтекскфикацп помола дленного шлака, а на техногенного минерального продукта.

-Дсшкша гранилакн .имеет- большое количество поверхностных и вкутрсшсос дефектов. При иагруаении аераа граншлака возникают упру гие д^шрстичесюю де&орыацци, разливаются уже имеющиеся дефекты и Eü3Hj5ijas-T,,HoaHe. Разрушение грана лака ысоко облегчить,если способствовать развитию. этих дефектов. Схематически мольчайада трещины на

на сите 0081 времени помола ог колтачества. ТГЛП пра помоле | бесклинкерного макового вяззущего

поверхности ыатериала можно рассматривать как клиновидные цеди. Как только напряжение в каком либо сечении трещины превысит преде! прочиелти материала, происходит разделение частиц на более мелкие. В системе гранулированного доменного шлака всегда присутствует вода, либо гигроскопическая (остаточная влажность измельчаемого илака составляет 3...6;?),, либо вода, адсорбированная из атмосфоры. Так как 1Ш содержит в своем составе щелочные соединения {'¿2 3 0^) , то в присутствии воды вд л очини ИОНЫ аДСОрбируЮТСЯ в мономо;'екуляркок слое на поверхности развивающихся трещин и дефектов,{.нейтрализуя силы притякения между образущишея поверхностями и способствуя тем самим расщеплению зерин доменного гранулированного шлака и сравнительно быстрому увеличении его удельной поверхности при снижений количества крупной фракции.

Результатов лроведзшшх исследований явилась разработка программы расчета остатка на сите 008 для посЬроепня кривых распределения при помоле домоншас шаков м хшуадос на их основе . Получению номограммы (р:ю.2) позволяют определить в зависимости от необходимой удельной поаерг.коста вяжуге'го количества вводимого техногенного 'минерального продукта трзбущосся ара «я помола.

Научение процессов гидратации и твердения бесклинкерного шлакового вяяугрго показало, что в основном образуется назкоосноаные гддроенлияатк кальция типа 0511(1), §о.ршруювдося как в нормальных, так и о гидротермальных условиях. IIa рситгепограшга гидратирован-яого босялнякериого шлакового вянущего а возрасте 7 сут наличие дйфракцшшшс максимумов 3,07; 2,8; 1,88 Л. соответствует частично закристаллизованному тоберлоратоподобаоиу гддросидикату кальция ( GSIi(I) ). В связи с тем, что сяагашае шлак юшерали обладает сдабыки вяжучкш свойствами и гидратируотся очень медленно, на криво! 1Ш эамэтш дафракиаошше отражения присутствующих в шлаке минералов. К Э0~:/, суткам степень гидратации вяхуиэго значительно увеличивается. '

Да основании аксшркыектаяыпос данных выявлена зависимость активности гяауизего от величины удельной поверхности, аолазиваицая, что варьируя этим показателей, маано изменять^ марку вякуаиго от IGQ до ЗСО, При удельной поверхности '-IQOö си"/г предал прочности вяжущего в 28-и суоочнои, возрасте 20 ¿На, увеличение удельной поверхности до 470G сы2/г увеличивает предел прочности на 75

Исследование эксплуатационных характеристик по-ааалр, что ЕЮ обладает высокой степенью корозо- ( 150 циклов ) и суль$ато-'.тойкости ( Ксф_сг>< = 0,96 ), водосто2костя ,mt=B,7.. .0,£б), юэффициент теплопроводности 0,42...0,47 Вт/м°С. Испытания по поучению и исследовании свойств боеклиикорного планового вяжущего доводились на Липецком цементном завода и Череповецком заводе елезобетонних изделий a конструкций. Полученные в заводских усло-иях результаты подтвердили эф$октивкость производства данного ялуп-его для юалоэтаяного строительства.

Исследование модифицированных золоцеиеитпих ьяяувдх

Наряду со плакат,in и техногенные минеральными продуктам на ерритории нашей страны образуется на теплоэязктростатщих около

0 млн тонн зол от сжигания каменного угля. Степень утилизации пс л ix зол с повшкмшой величиной потерь при прокаливании очень ала. На'ля исследовалось Л вида зол: I - Череповецкой ТЗС (печорс-iie угли ), П - KypaxoBcmiü ТЭС ( донецкие угли ), И - Московской ЭС-22 (кузнецкие угл! ), L - Рязанской ГРЗС ( подмосковные бурно гли), отличающиеся по хжнчеекому и литоральному'составу. Для мучения золоцемента использовался, клинкер и цеионт Н 400 Воскре-энского цементного заполз.

первоначально устанавливали зависимость кояду треп* факторз-з: фракционным составом, распределением коксовых остатков и раз-зшвземостью указанных зол. Для этого каздую золу разделяв на секции: крупную, зола, оставшаяся на сите 008, и-мелкую, зола, рошодаая через сито 008. Для всех зол крупная фракция имеет саше шеие значения удельной поверхности ( I, П - 1000 см2/г; Ш -¡00 см2/г), плотности ( I - 1,9г/см3; П - 2,3г/см:^, Ш - 1,85г/см3),

1 при этом водопотребность гтой фракции саглия высокая (I - 0,84; • - 0S5I; Hi - 0,90), что подтверждает наличие большого количества )растых частиц. Зола ГУ но кг,еет крупней фракции, поэтому для

;ё исследования но проводились; ОпределэнЕе действительной удолъ-й поверхности (по методу низкотемпературной адсорбции азота) жазало» что величина её тем больше, чей большее количество ок снизанных остатков угля содержится в золе (1-10,5#,^1>006 - 16,5$, Г008 ~ Поэтому для золы I она равна 0,01 ¡.г/т, крупной

хзкцпи золы 1-8,27 м2/г, мелкой фракции золн I - 4,72 м2/г. Ис-

следованно поверхности иолы с помощью электронного микроскопа цоказзло, что чем мельче фракция (для а а ли I раЕко 3000 см^/г, Й - 4500 ct^/r, Iii - 3500 см^/г ), том болъае a ней шарообразных, остоклованных частиц, больше плотность ( Г - 2,3 г/см; II - 2,8 г/см3; 01-2,4 г/см3), том шшае значение водогштребностц ( I - 0,70; Ц - 0,35; Ш - 0,50; 1У - 0,40). Объясняется это различной величавей потерь при прокаливании, а следовательно количеством ококсованта пористых .частиц í I - 10,5j6, II - 2,652; Iii - I7Í; 1У - 2$). Как правило, в крупной фракции содарштся в диа pasa больше коксовых остатков ( Ш - 17 Ш^д - 20 %; Ш<008 - 10 % ).

Изучение разма.шваомисти зол и их фракций показало, что крупная фракция всегда ¿измалывается быстрее, так как разрушение агрегнрозашшх ококсованшх частиц с крупными дофекташ, имеющих пористую структуру, идет значительно интенсивное, чем остеклованных шарообразных частиц, которыми, а основной, представ лона мелкая фракция зол. Причины существенного снижения водопотрсбиостц молотах зол.( 10-15$ ) и их фракций ( крупная - 20...35 %\ мелкая -15...20 %) объясняются разрушением частиц с крупными дефектами.

Особую актуальность представляют вопросы, связанные с изучением влияния различных фракций золы на время помола.клинкера. Использование шлкой фракции золы позволяет снизить время помола ка 30 %, причем увеличивается содедазрие гонкой фракции {0..'.40 шм), "оказывавшая опроделвду» роль при набора прочности в начальные сроки творцонмя золодбманта. При совызстнда помоле клинкера с золой це кабдвдается агрегирования'и слипания частиц, что способствует "скоро шш процесса цокола.

■ В этой главе приведены результаты исследований, проведенных на Череповецкой TSC, на предмет установления средних значений плотности, удгльной поверхности и потерь при прокаливании зол из I и Ш полей элактрофильтров, что подтвердило сопоставимость результатов, полученных при разделении зол ситовым методом в лабораторных условиях. Отмечено, что в первом ноле осаждается са;-лая колкая фракция, а во втором и третьем более крупные фракции. Это объясняется изменением величины плотности и потерь при прокаливании.

В дальнейшем иссдедовали физико-механические свойства излученных'золо-цеызнтных композиций. Установлено, что добавка- кислой золы в цемент аовшкат нормальную густоту, прячоы введение 30 % йоды увеличивает IJ/Ц на 30...4Ь % (Ц - 0,28; I - 0,38; И - 11,43)

для зол с величиной потерь при прокаливания ТО—I7;í ( зола I ¡i М). Золи П и П, значение п.п.п. для которых 2-3 %, но увеличивают водопотробность так сильно ( В/Ц = 0,2? - 0,30)¿ Изучение влияния фракционирования и помола на примере Череповецкой золи, показало, что введение крупно;! фракции увеличивает В/Ц до 0,42, а введение той. жо фракции, но предварительно измельченной розко снижает В/Ц до 0,325, по но приводи? к увеличению прочноетких характеристик. Использование мелкой фракили ведет к увеличению В/Л до 0,346, а предварительное её изгольченип снижает В/Ц до 0,3, При этом пластичность и удобоукладшзаемость золоцомэнтного тоста улучшается.

Использование молкей фракции золи I, а тем более со предварительное измельчении приводит к увеличению предала прочности при сжатии в иаплытна сроки тле где пил на 20 % по сравне.чнл с обкчяоЛ золой. К 28-м суткам ~ при использовании г.юлкей -

фракция зош, а при использовании обичнда золы эта пелл^лна равна 0,8. После тзплов.члл'лостной обработки для золоцемита с использованием мелкой фракции золи по ерзтшонув с портландцементом харак-торно пошлюпзю этого от!'^пи1шя до 0,04. Прочностные характеристик™ образцов, твердевших 30 и более с.ут,, повншавтея.

Фазовпй состав проектов гидратации всех исследуемых золоцемсн-топ имеет несущественные от.тпчия. 'Гидраттгми образованиями являются гелообразние гидросиликаты кадышя тоберморитовой группн - то-борморитопнй гель, портлашдт, гидроалхшиати кальция. Причем, измельчение зоен, пг.ялодяпео к обдиранию стекловидной оболочки у • золыпгх частиц, интенсифицирует процессы гидратация в начаяышо сроки, что подтворкдаотся увеличением степени гидратации зояоце- -ментов. В образцах с добаквой измельченной золи количество негид-ратпровашшх остатков CgA G^AF нине, чем в образцах с добавкой немолотой зола. ■ 1

Получены удевлетворятяе требованиям ГОСТ дашшо по морозостойкости ;¡ судьфатосгоЛкооти. Коэйфивяо.чг теплопроводности 0,46-0,54 Бт/м°С. Иыштаняя золоцог:ситов па Черзпопенком завода .адлезобетон-ffltx изделий и конструкций подтверждают эффективность применения именно мелкой фракции Череповецкой золы для производства золоцо-кзнта. Использование крупной фракции Череповецкой золя но эффективно в производство золоцэм опта as -за большей .водолотребности.

Целесообразность введения золы ТЭС в сырьеву» смесь и экономическая эффективность получения бесклинкерного шлакового вянущего

В практике производства и изготовления строительных ыатериа-• лов содержится ряд примеров, лодтверздаздих целесообразность сочетания глинистого сырья с золами ТЭС. Такое сочетание оправдывает себя как в обжиговых, так и базлбжиговых материалах.

.Если рассматривать безобжйговый вариант, то зола законлот часть клинкера при цомола, снижая тепловыделение цемента, при последумцем применении в бетоне.

Одним из примеров применения зол в обжиговых материалах является кортландцеменишй клинкер, при производстве которого зола выполняет функции алюмосиликатного компонента сырьевой! смеси, заменяя часть или полностью содержание глинистого компонента.

Закона глинистых компонентов золой требует 'медальный корректировки сырьевой смеси.. Внесение стекловидной фазы полсехитоль-, но влияет на процесс клинкерообразования, если сохраняется заданий химический состав сырьевой шихты. При этом следует принимать во в:шмакие тот факт, что такая сырьевая смесь имеет более низкую температуру плавления по сравнению с традиционными минералами сырьсрой сыаси: карбонатами, кремнезёмом, каолинитом.

При замэио глинистых компонентов золами наиболее существенные положительные возможности заключаются в елвдувдом. Наличие •в составе золы ококсованяых углистых остатков, которые, сгорая при образовании клинкера, открывают возможность экономии топлива, том более пр использовании фракционированной золы, ииеюцой хорошую теплотворную способность. Теплотворная способность крупной фракции золы 1500 ккал/кг против теплотворной способности угля 6100 ккал/кг ( Чаолн = 800 ккал/кг ). Кроме того, открывается возможность использования ее для зольного гравия, применяемого в качестве 'заполнителя, при производстве легкого батона.

Высвобоадавдайся при этом грантлак эффективно использовать в произвлдетт бескликориого планового вянущего. Как показала исследования и расчета, снижонко энергозатрат на поглол одной тонны'ВИВ составит 26,5 %,

Эти факта и послужили предпосылкой для разработки приидипи-алышх схем решения проблемы обеспечения подобными ютуидами Липец-кото и Череповецкого регионов. Например, для Череповецкого региона возможно производство золовдмента я бесклинкерного шлакового вянущего с использованием мощной мелышцы завода железобетонных изделий и конструкций в рамках Череповецкого металлургического комбината, если мелкую фракцию золы Череповецкой ТЭС применять в производство золоботона, а крупную направлять на цоментюш заводы, а также в производство зольного граяйя. Причем, приведенные в данной работа данные по разделению золи в условиях ТЭС доказывают эффективность такого метода использования зол.

В условиях Липецкого региона наиболее экономичным является производство бесклиикорного шлакового вгасущого на Липецком мент-ном заводе. Использование мельниц Липецкого цементного завода, а также его площадей позволяет организовать производство бесклинкерного илаковсго вяжущего с минимальными затратами.

¡Троведены опытно-промышленные испытания по выпуску партии бос-клинкерного гопуэдго ira основе доменных гранулированных шлаков а техногенного шшеральчого продукта па Череповецком заводе Ш1К и на Липецком цементном заводе, a такие* по выпуску партии модифицированного золоцеменга на Череповецком заводе ШЖ.

В U й О F U

- Теоретически и экспериментально обоснована возможность получения иалоэнергоёмких гидравлических вяжущих с использованием попутных продуктов проюазла наос г п - д смогших гракудиро ваннах шлаков, гашзуноса клкшеорообжигателышх лочой, зрл ТЭС от сжигания каменных углей рг>31шчных мстгротдений. Результаты комплокс-ных экспериментальных исследований получены при использовании различных по хлкико-минзгалыюму составу промшленнкх объектов;

- грзнгалэки Липецкого (сухая грануляция) и Череповецкого (мокрая грануляция) металлургических заводов;

- техногешшх мшерзлышх продуктов (TMI) - .шлеунос Липецкого (сухэй способ) и Воскресенского (мокрый способ) цемептшпе заводов;

- зол от сжигания каменных углей (Череповецкая,. ¡чурлховская, Рязанская, Московская ТЭС);

- Ппэрвне на указанных вшз цементных заводах изучены химический, минеральный, гранулометрический составы тал, формнвутацих-

ся в разлитых циклонах кальцикатора и электрофильтров. Исследованы вяжущие свойства ТЫЛ, а также влияние их на процессы гидратации в твердения смешанных вяжущих в системе "гранулирований доменный шлак - ШП". Показано, что по мере удаления от печи в осажденном ТЩ возрастает содеркание портлаццита и кальцита, в толе время стекается содержание частиц клинкерных минералов ( преимущественно состава С23 и алшинатов кальция ).

-..Предложена новая технология производства и наследованы гвдратационные свойства вяжущего па основе доменных гранулированных шлаков и ТЩ. Определено оптимальное содеркание граншлака, состав-ляшзе 75-80 % и 20-25 % ШП. Изучение механизма помола предложенного вяжущего показало, что улучшение разыолоспособности доменного гранулированного шлака происходит вследствие физико-химического воздействия техногенного минерального продукта, в результате, чэго повышается коэ'Мшциект размалнваемости в 1,5-2 раза, а время помола снижается на 40...50 % по сравнению с гранулированным шлаком.

- Методами физико-химического анализа установлено, что процессы гидратации и твердения бесклинкерного шлакового вянущего подчиняется закономерностям, имеющим место в шлакоцедочких вяжущих. При этом ТМП действует как щелочная добавка, возбундаицая гидравлические свойства гронгалака. -Кроме того показано, что гидравлическая активность существенно зэчисит от химического состава сток-лофазы граншлака и её содержания. Наиболее высокие прочности характера для затвердевшего бесклинкерного вяжущего, содержащего 80-85 % стеклофазы и 15-20 % кристаллической фазы.

- Еазработано новое золоцементное вяжущее в повышенной хчад-равлической активностью, в котором вместо общей золы-уноса используется зола ыз первого поля электрофильтров, характеризующаяся низкими величинам^! водопотребности и потерями при прокаливании. Использование тонкодисперсной. золи первого поля электрофильтров

в количестве 25-30 сокращает время помола на 20-25 %.

- Разработаны рекомендации по технологии производства беск-линкершх и золоклинкврных вяжущих материалов, исследованы механизмы их гидратационнсго твердения. Изучение строительно-эксплуатационных свойств разработанных яяжуцих позволило рекомендовать их для приготовления растворов и бетонов в малоэтажном строительстве.

- На основании результатов исследований шнущекы и испытаны оштно-промшлонныо партии бзе&лиикеркого вяжущего на основе гран-

шлака НЛЖ с активирующей добавкой техногенного минерального продукта Липецкого цементного завода, а также золоцоиента на основе золи Череповецкой ТЭС и клинкера цементного завода "Гигант" (г.Воскрееснск).

- Окидаемая материальная экономия составит 60-70 кг цемента на кубометр бетонной смеси. Кроме того, экономия энергоросурсов при помоле разработанных вязнущих составит 20-25 %.

Основное содоряатю работа опубликовано в следующих работах?

1. Колбасов В.М., Калиташг М.А., Грызлова Л.В., Взвенок Т.В. Нута активизации твердения золь гаи вяжущих в условиях тепловлая-ностной обработки.// Сборник паториалоя Российской межотраслевой научно-технической конференция "Ресурсосберегающие технологии и охрана окружающей среды" - Санкт-Петербург, 1993. - С.40-42.

2. Колбасов В.М., Калитина М.А.,.Г[вдлова Л.В., Абрамова З.Н. Состав вянушего для получопия строительных материалов. - Липецк, 1994.

3. Грызлова Л.З. Эффективность использования кислых зол ТЭС в производстве смешанных в? .упкх // УШ Международная конференция молода« ученых, специалистов и студентов. -И., 1994. 226 с.

4. Грызлопа Л.В. Использование отходов производства для получения нпзкоэдроччого вяг^уиого // Л!! Международная конференция молодых ученых, специалистов и стдаектоя. ~ М., 1994. 226 с.

5. Гразлова Л.В., Калитияа Ы.А. Фракционированная зола-унос -эффективная добавка для модифицированных цементов. ВНИИЭСМ. Серая Цементная промышленность. - И., 1995, Л I. С.23-26. ' '