Разработка метода компьютерного проектирования шихт для получения искусственного пористого алюмосиликатного заполнителя

Чудин, Александр Николаевич

Строительные материалы и изделия

автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Разработка метода компьютерного проектирования шихт для получения искусственного пористого алюмосиликатного заполнителя

кандидата технических наук: Чудин, Александр Николаевич
город: Самара
год: 2004
специальность ВАК РФ: 05.23.05

Диссертация по строительству на тему «Разработка метода компьютерного проектирования шихт для получения искусственного пористого алюмосиликатного заполнителя»

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода компьютерного проектирования шихт для получения искусственного пористого алюмосиликатного заполнителя"

На правах рукописи

ЧУДИН АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШИХТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ПОРИСТОГО АЛЮМОСИЛИКАТНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 2004

Работа выполнена в Самарском государственном архитектурно-строительном университете на кафедре «.(Строительные материалы»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Чумаченко Наталья Геяриховна

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Калашников Владимир Иванович

кандидат технических наук, доцент Чикноварьян Александр Григорьевич

Ведущая организация - ЗАО «НИИКерамэит», г. Самара

Защита диссертации состоится 29 октября 2004 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.213.01 в Самарском государственном архитектурно-строительном университете (СГАСУ) по адресу: 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194, ауд. 0407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан "2М" сентября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Ведущее место в номенклатуре искусственных пористых заполнителей многие годы занимал керамзитовый гравий, поскольку технология производства этого заполнителя с широким диапазоном свойств была хорошо освоена, а сырье широко распространено. Однако в настоящее время появилась негативная тенденция к понижению значимости этого заполнителя и закрытию ряда предприятий. Это происходит, прежде всего, из-за ограниченности запасов кондиционного керамзитового сырья.

Одним из направлений модернизации производства алюмосиликатного искусственного пористого заполнителя (АИПЗ) является переход на многокомпонентные природные и техногенные алюмосиликатные шихты, что, как правило, приводит к увеличению количества компонентов с 1-2 до 4-10. Для реализации данного подхода необходимо уметь оперативно разрабатывать эффективные составы шихт, которые обеспечили бы получение материалов с заданными свойствами при оптимальном сочетании технико-экономических показателей. Подобную задачу приходится решать неоднократно при переходе на новые источники сырья из-за истощения запасов или ухудшения качества эксплуатируемых месторождений, а также при использовании нетрадиционного сырья, например, промышленных отходов.

В этих условиях существующие методы оценки пригодности сырья для производства АИПЗ и проектирования составов становятся мало эффективными. Поэтому при проектировавин составов из многокомпонентных сырьевых шихт необходим качественно новый подход, основанный на использовании методов математического моделирования и специального программного обеспечения.

Цель и задачи исследования

Целью работы являлась разработка метода компьютерного проектирования шихт оптимального состава из традиционного и нетрадиционного сырья для получения искусственного пористого алюмосиликатного заполнителя с заданными свойствами.

Поставленная цель определила следующие задачи:

- усовершенствование метода расчета количества и состава расплава, а также нерастворившегося остатка, образующихся в керамических массах при обжиге;

- определение границ областей оптимального химического состава сырьевых шихт, обеспечивающих получение АИПЗ с заданными свойствами;

- обоснование критериев оценки пригодности алюмосиликатного сырья для производства различных видов АИПЗ;

- разработка математических моделей, описывающих: процесс образования расплава в алюмосиликатной шихте при обжиге, процедуру оценки алю-мосиликатного сырья, процесс моделирования многокомпонентных алюмоси-ликатных шихт по химико-минеральному составу сырья;

- реализация математических моделей на ЭВМ в виде метода компьютерного проектирования шихт АИПЗ;

- определение достоверности результатов оценки алюмосиликатного сырья выполненной с помощью разработанной системы;

- разработка составов АИПЗ с заданными техническими свойствами, а также технологическими и экономическими характеристиками, на основе традиционного (глинистого) и нетрадиционного сырья;

- экспериментальная и заводская проверка запроектированных составов.

Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в разработке методологии математического моделирования процесса формирования фазового состава АИПЗ в процессе обжига алюмосиликатного сырья. При этом:

1. Усовершенствован метод расчета количества и состава расплава, а также нерастворившегося остатка, образующихся в алюмосиликатных массах при обжиге.

2. Впервые созданы математические модели для алюмосиликатных составов, описывающие процессы:

- формирования фазового состава при обжиге;

- оценки сырья для производства АИПЗ;

- моделирования многокомпонентных шихт по химико-минеральному составу.

3. Впервые определены точные границы областей существования шихт оптимальных составов для получения АИПЗ трех видов: сверхлегкого, легкого и прочного.

4. Разработан компьютерный метод, позволяющий проводить:

- оценку алюмосиликатного сырья для использования в производстве АИПЗ;

- проектирование шихт для получения АИПЗ с заданными свойствами из традиционного и нетрадиционного сырья.

5. Впервые проведено компьютерное проектирование шихт АИПЗ, состоящих только из промышленных отходов.

6. Доказана возможность использования расчетных критериев, учитывающих соотношение оксидов в расплаве и составе шихты для прогнозирования прочности и плотности АИПЗ.

Достоверность полученных результатов

- сходимостью полученных результатов с результатами других исследователей;

- количеством проведенных оценочных испытаний.

Достоверность проектирования шихт для получения АИПЗ с заданными свойствами из традиционного и нетрадиционного сырья разработанным компьютерным методом обеспечена:

- сходимостью полученных экспериментальных данных с результатами

других исследователей;

- количеством образцов - близнецов в партии, обеспечивающим при фактической статистической изменчивости значения исследуемых характеристик с доверительной вероятностью 0,95-0,97, при погрешности 5-10 %;

- применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов;

- использованием аттестованного лабораторного оборудования;

- использованием комплекса современных физико-химических методов;

- проверкой результатов лабораторных исследований в производственных условиях.

Практическая значимость работы

Практическая ценность работы заключается в создании удобного для использования метода компьютерного проектирования шихт для получения АИПЗ. Разработанное программное обеспечение - «Программный комплекс для оценки минерального алюмосиликатного сырья» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 990185, выданное ГОСФАП), реализующее разработанный метод, состоит из двух программ: «Оценка» и «Вариант».

Программа «Оценка» предназначена для оценки минерального алюмоси-ликатного сырья (кирпично-черепичных и керамзитовых глин, промышленных отходов) с целью прогнозирования качества обожженных материалов и технологических параметров обжига. Система позволяет по химическому составу минерального сырья сделать прогноз:

- о возможности его применения без корректировки состава для выпуска АИПЗ разной степени вспучивания, а также спекания;

- о технологических параметрах производства (температуре обжига, интервале спекания или вспучивания);

- о виде необходимых добавок для получения материалов с необходимой степенью вспучивания или спекания.

Программа «Вариант» предназначена для оценки многокомпонентных алюмосиликатных шихт с числом компонентов до 10 с целью прогнозирования качества обожженных материалов и технологических параметров обжига, а также подбора состава многокомпонентных шихт, обеспечивающих получение АИПЗ с заданными свойствами. Результаты оценки представляются в удобном графическом и табличном видах.

Программный комплекс рекомендуется использовать:

- действующим и вновь организованным керамзитовым и кирпичным заводам для повышения качества продукции и расширения номенклатуры;

- геологическим службам по природным ресурсам для разработки рекомендаций по использованию разведанных месторождений глинистого сырья;

- промышленным предприятиям для выбора направлений использования промышленных минеральных отходов.

Реализация результатов работы

Разработанный программный комплекс использован:

- при оценке разведанных месторождений глинистого керамзитового сырья Самарской области, Башкирии и Татарии;

- при проектировании составов АИПЗ из искусственных шихт для завода КПД г. Димитровграда (Самарской обл.).

Разработанные положения включены в учебное пособие «Разработка составов сырьевых шихт для производства керамических материалов» и используются в учебном процессе СГАСУ при: подготовке инженеров по специальности 290600, чтении лекций и выполнении курсовых работ по дисциплине «Керамические и плавленые материалы», подготовке магистров и аспирантов, выполнении дипломных проектов.

На защиту выносятся:

1. Усовершенствованный метод расчета количества и состава расплава, а также нерастворившегося остатка, образующихся в керамических массах при обжиге.

2. Границы областей оптимального химического состава сырьевых шихт, обеспечивающих получение АИПЗ с заданными свойствами.

3. Критерии оценки пригодности алюмосиликатного сырья для производства АИПЗ различных видов: сверхлегкого, легкого с повышенной прочностью, прочного.

4. Математические модели для алюмосиликатных составов, описывающие процессы: формирования фазового состава при обжиге; оценки сырья для производства АИПЗ; моделирования многокомпонентных шихт по химико-минеральному составу, сводящего процесс проектирования шихты для получения АИПЗ разных видов к решению задачи нелинейной оптимизации.

5. Метод компьютерного проектирования шихт оптимального состава для получения алюмосиликатных искусственных пористых заполнителей с заданными свойствами.

6. Программное обеспечение для ЭВМ, реализующее разработанный метод компьютерного проектирования.

7. Разработанные рецептуры сырьевых шихт для производства АИПЗ с заданными техническими свойствами, а также технологическими и экономическими характеристиками, на основе традиционного (глинистого) и нетрадиционного сырья.

8. Результаты производственной апробации.

Апробация работы

следований неметаллических полезных ископаемых» (Казань, 1999); Региональных 54-61 НТК СГАСУ «Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды» и «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика.» (Самара, 1997- 2003); Региональной НТК «Автоматизированные информационные системы при строительстве и эксплуатации зданий, сооружении и объектов жизнеобеспечения» (Самара, 1996).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 печатные работы.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка литературы из 202 наименований и 9 приложений. Работа изложена на 176 страницах компьютерного текста, включающего в себя 42 таблицы и 39 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования и дана общая характеристика диссертационной работы.

В первой главе проводится обзор отечественных и зарубежных исследований по проблемам, возникающим при производстве АИПЗ. В обзоре рассмотрены основные виды искусственных пористых алюмосиликатных заполнителей и факторы, влияющие на их качество. Особое внимание уделяется методам оценки качества сырья и прогнозирования свойств АИПЗ, а также способам регулирования их свойств.

Большой вклад в разработку теоретических и технологических проблем производства традиционных пористых заполнителей внесли: СП. Онацкий, B.C. Фадеева, К.П. Азаров, П.П. Будников, И.А. Гервидс, Г.И. Книгина, А.В. Жуков, В.В. Еременко, Л.И. Блюмен, А.А. Новопашин, Б.В. Шаль и др.

Исследованиями, проведенными Т.Б. Арбузовой, С.Ф. Кореньковой, Н.Г. Чумаченко, Б.С. Комиссаренко и другими исследователями, была расширена сырьевая база производства керамзита и других искусственных заполнителей за счет возможности испопьзования некондиционного сырья и промышленных отходов.

Основным сырьем для производства многих искусственных заполнителей является алюмосиликатное сырье. Обобщение имеющихся результатов, с учетом фундаментальных работ П.П. Будникова, А.А. Аппена, А.А. Бережного, Г.В. Куколева, В.В. Эйтеля и других, в области физико-химии силикатов позволяет рассматривать производство пористого алюмосиликатного заполнителя как совокупность процессов химической технологии, поддающихся количественному описанию и оптимизации математическими методами.

Наиболее достоверный метод расчета количества и состава расплава, образующегося в керамических массах при обжиге, был разработан на кафедре «Строительные материалы» СГАСУ. Метод рассматривает формирование расплава в процессе обжига гомогенных керамических шихт как постепенное увеличение его за счет последовательного аддитивного образования наиболее лег-

коплавких алюмосиликатных эвтектик и растворения в них тугоплавких составляющих. Он позволяет рассчитать все характеристики, необходимые для оценки пиропластического состояния при любой температуре обжига шихты. Его недостатком является высокая трудоемкость расчетов при корректировке состава, что делает его практически неприменимым при многовариантном проектировании многокомпонентной шихты оптимального состава.

На основании проведенного анализа литературных источников далее в первой главе формулируется рабочая гипотеза, заключающаяся в следующем. Основные свойства искусственного пористого алюмосиликатного заполнителя, такие как плотность и прочность, определяются его фазовым составом и структурой, которые формируются на стадии пиропластического состояния и определяются как соотношением стекловидной, кристаллической и газообразной фаз, так и видом кристаллической фазы. Пиропластическое состояние можно оценить количеством расплава, динамикой его образования, составом расплава и нерастворившегося остатка. Эти показатели на конечном этапе обжига напрямую связаны с химическим составом шихты. Таким образом, зная химический состав шихты можно спрогнозировать свойства материала, который формируется во время обжига, а изменяя его, можно регулировать свойства заполнителя. Поэтому сформулировав набор требований для получения АИПЗ с заданными свойствами, предъявляемых к химическому составу шихты, ее расплаву и нерастворившемуся остатку, и введя количественные характеристики, отражающие эти требования, можно получить ряд математических моделей. Умея прогнозировать свойства материала и зная требования к составу шихты для того, чтобы добиться этих свойств с помощью полученных математических моделей, можно рассчитать многокомпонентную шихту оптимального состава для получения АИПЗ с заданными свойствами.

Вторая глава посвящена обзору методик, используемых в диссертационной работе, и характеристик применяемых материалов.

Качество сырьевых материалов и физико-механические свойства изготовленных образцов определялись стандартными методами с использованием комплекса современных физико-химических методов (химического, рентгенографического и дифференциально-термического). Обработка результатов экспериментальных исследований, подготовленных с помощью математического планирования эксперимента, выполнялась методами математической статистики. При создании математических моделей процесса обжига шихты и получения АИПЗ использовались методы математического моделирования (нелинейная оптимизация, графоаналитическое представление информации). Программное обеспечение для ЭВМ (системы «Оценка» и «Вариант»), реализующее метод компьютерного проектирования шихты оптимального состава для получения АИПЗ с заданными свойствами, создано в рамках приложения Excel системы Windows на языке "Microsoft Excel Visual Basic". Отбор наиболее эффективных шихт для получения заполнителей, удовлетворяющих набору технических, технологических и экономических требований, из большого количества вариантов, сгенерированных при помощи разработанной системы «Вариант», производился методом принятия решений в условиях неопределенности

«ПРИНН».

В третьей главе приведены сведения о разработке первой части метода проектирования шихты оптимального состава, позволяющей оценить глинистое сырье или алюмосиликатную шихту, дать прогноз о возможности получения спекшегося или пористого материала и рекомендации о необходимых добавках, если сырье не является оптимальным.

Сначала был усовершенствован известный метод расчета количества и состава расплава, образующегося в керамических массах при обжиге таким образом, что в оценке сырья по химическому составу удалось учесть роль примесей и возможный избыток в сырье оксидов при недостатке после образования эвтектического расплава; минеральному составу — фазовый состав кремнезема (аморфный или кристаллический); дисперсности кварца - количество кремнезема, которое может перейти в расплав.

Получена формула, позволяющая по среднему размеру зерен кварца спрогнозировать количество растворившегося кварца. Определены исходные данные, необходимые для расчетной оценки сырья различной точности.

Затем создана математическая модель процесса образования расплава в алюмосиликатном сырье при обжиге, которая учитывает, что каждый оксид играет свою роль в образовании расплава и фаз новообразований, и позволяет рассчитать количество и состав расплава при любой температуре.

В основу математической модели положены следующие соображения. Глинообразующие минералы адсорбируют растворимые соли щелочных и щелочноземельных металлов. Железосодержащие минералы и карбонаты кальция и магния, обладающие малой твердостью, сравнительно легко размалываются и истираются при переработке. Все это создает условия для образования гомогенных масс и появления наиболее простых легкоплавких эвтектик в алюмоси-ликатных системах. В образовавшемся расплаве самой легкоплавкой эвтектики при повышении температуры растворяются более тугоплавкие эвтектические составы; остатки 8Юг, А12Оэ или изб В р я ю т с я в

последнюю очередь. Количество и температура плавления образующего расплава складываются аддитивно сначала из соответствующих показателей тройных эвтектик.

Зная приведенный химический состав сырья (8 Юг общ.. «.„¿(кварц), А12Оз. РеаОз, ЕеО, СаО, МъО, Ыа20 и К20} можно рассчитать:

БМкд- количество эвтектического расплава, образованного каждым плавнем (К20, Ыа20, ЕеО, СаО, М^О) (1);

04.'

для эвтектик Ы, и К,

ти

__Ы___

Не' А4,

>100

для (1) других эвтектик

ОТкп - долю температуры, которую вносит данная эвтектика (2), ОА1кп - количество глинозема (3), и кремнезема Бв^п (4) в ней;

DT^ = DMKl.TKn; (2)

DAIKB=DMK, • AIKHJ (3)

DSikb = DMko • Siio,; (4)

где: Son - содержание оксида плавня, глинозема или кремнезема,

Мко, А1к» Six. - содержание оксида плавня, глинозема и кремнезема в легкоплавкой эвтектике Кп (Ni, N* Кь Kj, Fj, Сь Mj),

Tu« -температура образования эвтектики Кп,

DMtcn н DTkh - количества эвтектического расплава и доля температуры, которую вно-ситэвгектика Кп,

DAticnB DSiKn - содержание глинозема и кремнезема в эвтектике Кп;

KRiCa - общее количество эр^»'^'™0''';™™ "^сплава (5), после образования эвтектики Кп, и его температуру' KR^, = J]DMB ; (5)

TR*.»-*-

KR.,

(б)

Определяется состав и количество нерастворившегося остатка и температура перехода в расплав: алюмосиликатного остатка, кварца, Fe2O3, CaO, MgO (при их наличии в остатке) после образования эвтектического расплава, исходя из количества и температуры плавления каждого.

Далее в третьей главе были:

- обоснованы критерии для оценки пригодности алюмосиликатного сырья для получения из него АШТЗ и спекшихся материалов;

- предложена методика расчета границ оптимальных областей для различных групп сырья на диаграммах:

- созданы математические модели и произведен расчет границ областей оптимальных расплавов и составов путем решения комплекса задач нелинейной оптимизации в рамках приложения Excel;

- произведена графическая оценка достоверности найденных границ областей оптимальных составов.

Оценка минерального алюмосиликатного сырья с целью прогнозирования качества вспученных материалов и технологических параметров обжига (температура обжига, интервал вспучивания) производиться по следующим критериям: химическому составу, количеству и составу расплава, температуре его образования, интервалу вспучивания, составу нерастворившегося остатка. Сначала по графику «Динамика образования расплава» оценивается интервал вспучивания и совместимость процесса интенсивного газовыделения с образованием пиропластической массы. Затем анализируется расположению 4-х фигуративных точек сырья (рис.1) относительно оптимальных областей:

- состава шихты (диаграмма:

- состава эвтектического расплава (диаграмма:

- двух точек, отражающих соотношения между плавнями по соотношению образованных ими эвтектических расплавов (диаграмма: -М,).

Рисунок 1 - Диаграммы для оценки пригодности сырья Условные обозначения: А ♦ фшуративные точки, соответствующие составу глины Смышляевского месторождения и ее эвтектическому расплаву; • узловая точка, соответствующая базовой шихте.

Если шихта по всем критериям соответствует предъявляемым требованиям, то дается заключение об оптимальности состава. Если хотя бы одна расчетная фигуративная точка шихты не попадает в оптимальные области, дается заключение о неоптимальности состава, который требует корректировки. При выяснении вида корректирующих добавок анализируется расположение фигу-

ративных точек сырья относительно оптимальных областей.

Разработка второй части метода, предназначенной для проектирования искусственного пористого заполнителя с заданными свойствами из алюмоси-ликатной шихты, рассматривается в четвертой главе. При ее осуществлении были решены следующие задачи:

- выбраны критерии проектирования шихты для получения различных видов АИПЗ (табл.1);

- разработан ряд математических моделей, сводящих процесс проектирования шихты, к решению задачи нелинейной оптимизации;

- создана система проектирования, позволяющая дать прогноз качества керамических материалов из глин и многокомпонентных шихт или подобрать состав алюмосиликатной шихты, обеспечивающей получение АИПЗ с заданными свойствами.

Таблица 1 - Критерии для получения АИПЗ с заданными свойствами

Вид Свойства Критерий Зимеаае

Минимальная насыпная плотность Количество расплава эвтектического состава КК.М => шах

о Максимальная прочность Отличие алюмосиликатного остатка от муллита |72-Ка)=>шт

1 Максимальный Расчетный аналог

I коэффициент конструктивного качества коэффициента конструктивного качества

Близкие к свойствам эталонной шихты Отличие химического состава ¿(Э^-БО^тт .-1

й Качественное вспучивание Интервал вспучивания ОТ=>мах

ологи скис Температура обжига Температура эвтектического расплава Т11М1 =яшп

1- Количество компонентов шихты Количество компонентов шихты ¿Р(Х,)=>тш 1-1

и Затраты на приобретение шихты Общая стоимость компонентов шихты ¿К01«Х,=»тш »1

I3 т Энергозатраты на помол шихты Суммарная твердость компонентов шихты ¿КТ,*Х,=>тт 1-1

Условные обозначения:

К01 н 1СП - стоимость компонента н его твердость по шкале Мооса; ГО. еслиХ, =0

Р(ХЛ = < > где X»-количество 1-го компонента в шихте;

^ [1, если X, * 0

(О, если Т. ¿1180 или Т. ¿1100 "С _ „. ОТ = < , где Тр и Т| - проекции точек пересечения гра-

[ Тр-Т„ в других случаях

фика «Динамика образования расплава» с областью получения керамзитового гравия на ось температур;

Ка =-—-,]оо , где; 050^ и О^ количество глинозема и кремнезема в нераство-

(Оаю, +0*1,0,) рившемся остатке.

Рисунок 2 - Структурная схема программного комплекса Подбор многокомпонентной шихты оптимального состава осуществляется путем решения определенной задачи нелинейной оптимизации. Для каждого вида АИПЗ ставится своя задача. Структурная схема программного комплекса,

реализующего эту систему, и диалоговое окно одного из режимов приведены нарис. 2иЗ.

Рисунок 3 - Диалоговое окно для вызова режима оптимизации В пятой главе описывается процесс оценки и проектирования с помощью программного комплекса. После доказательства достоверности результатов его работы система «Оценка» использовалась для оценки 62 месторождений кирпично-черепичного сырья и 49 месторождений керамзитового сырья Самарской области, а также и 12 эксплуатируемых и 45 не эксплуатируемых месторождений кирпично-черепичного сырья Башкирии, а с помощью системы «Вариант» был спроектирован ряд шихт нетрадиционного состава.

Для проектирования искусственных шихт предварительно была разработана классификация сырьевых компонентов, позволяющая оптимизировать его. Сущность классификации заключается в разделении сырья на группы по содержанию преобладающих оксидов, обеспечивающие возможность создания практически любой шихты, принадлежащей к области оптимальных составов. Для проектирования искусственных шихт были использованы 7 промышленных отходов: отработанный силикогель, мел, тальк, микроклин, пиритные огарки, шлам щелочного травления алюминия, отработанная окись алюминия.

Созданы искусственные шихты, позволившие оценить влияние оксидов на физико-механические характеристики ИГО. Установлены расчетные формулы, позволяющие прогнозировать прочность гранулы на раскалывание И,»« по количеству глинозема в нерастворившемся алюмосиликатом остатке (7), а его плотность ркус- по количеству эвтектического расплава (8).

С помощью системы «Вариант» было создано 324 состава, принадлежащих к области оптимальных керамзитовых шихт. При проектировании учитывались экономические, технические и технологические критерии. Для этого область оптимальных составов на диаграмме - А1гОэ - (Я, 1^)0 была покрыта сетью из 21 узловой точки, каждая из которых соответствует некоторой базовой шихте (рис 1). Для каждой базовой шихты рассчитывалось 8 близких к ней составов, с отличием по А^Оэ И БЮ^ не более 5 %.. Затем производилось их ранжирование методом многокритериального сравнения альтернатив «ПРИНН».

Условные обозначения:

• значимость критерия О - обычный или В - важный;

• направленность критерия м5.п - критерий стремиться к минимуму или мах - к максимуму.

Сравнение физико-механических характеристик АИПЗ, полученных из приведенных в табл. 2 шихт с АИПЗ, разработанными на основе известных глин, позволяет утверждать, что АИПЗ, созданные из промышленных отходов, обладают примерно такой же насыпной плотностью, но имеют большую прочность (табл.3).

Таблица 3 - Результаты физико-механических испытаний различных АИПЗ

АИПЗ ш основе глнн АИШ ваш яом промышленных отходов

1 Плотность шпули Предел прочности в МПа на Плотность гранулы Предел прочности в МПа на

э » Шита в куске, г/см* нясып ■и, кг/и' раска-лии-яне сдавливание ккк Шита »куске, г/см* насып-го, кг/иг* раскалывание сдавливание ККК

Смг-1 Смышляевская глина 4 0,45 297 1,06 0,96 3,24

1 0,43 283 | 0^2 | 0,85 | 3,00

5 Сп-1 Переволокская глина 41 0,31 204 0,62 0,56 2,75

0,43 275 035 03 1,10

О Сп-2 0,25 175 0,6 0,5 2,90 1 0,43 284 1.1 1 3,52

Гл-1 Лианозовская глина 13 1,1 725 5,1 4,64 6,40

1 0,83 550 2,3 4,90

С] Гп-2 1,07 700 4,82 4,7 6,70 14 0,712 470 5,28 4,8 10,21

Сп-3 0,99 653 2,84 258 3,95 106 0,97 640 3,86 3,51 5,48

Мт-1 Матвеевская глина 190 0,97 640 4,4 4 6,25

1 0,92 600 34» 3,55 5,90

£ Гп-1 Пучип-игыйсхий суглинок 217 1,86 1228 7,79 7,08 5,80

2,19 1450 7,71 7 4,80

Гп-3 2,15 1400 16,25 14 10,00 11 2,00 1320 17,00 15,45 11,17

В шестой главе приведены сведения по экспериментальным исследованиям, направленным на изучение влияния технологических факторов на свойства АИПЗ. Для получения максимальной информации о характере зависимости был выбран полнофакторный эксперимент. Зависимости искались в виде полиномов 2-й степени. Коэффициенты полиномов определялись методом наименьших квадратов. Затем производилась оценка значимости каждого коэффициента по критерию Стьюдента. Незначимые коэффициенты отбрасывались, и доказывалась адекватность каждого полученного уравнения по критерию Фишера. Были получены формулы, описывающие зависимости между:

а) плотностью гранулы, температурой обжига шихты и его временем:

ркус» =10,17-0,00775«То- 0,0436*Во

б) прочностью гранулы, температурой обжига шихты и его временем:

Яр*, =1916,94 - 3,21 «То - 1,09*Во + 0,0014*То2+0,52*Во2

в) плотностью гранулы, температурой обжига шихты и ее дисперсностью:

Рчя* =10,86 - 0,0079*То - 0,0012»Е)р

г) прочностью гранулы, температурой обжига, шихты и ее дисперсностью:

^ =2262,79 - 3,76*То - 0,0б94»Бр 0,0016«То2+ 0,00004*Е>р где ркуош - илопкхгг фапучы1! куске; То -температура обжига шихгьц Во-время обжига шкпЛРр-дисперсность шшъц Крас«-прочность грацулы на раскалывание.

Заводские испытания двух искусственных шихт, рассчитанных с помощью системы «Вариант», производились в цехе керамзитового гравия завода крупнопанельного домостроения г. Димитровграда. В результате был получен искусственный пористый алюмосиликатный заполнитель двух видов: легкий и прочный. Из шихты № 14 (табл.2) получен прочный искусственный пористый 16

алюмосиликатный заполнитель марки 500 по насыпной плотности и П 200 - по прочности, а марки полученного из шихты № 4 (табл.2) заполнителя по насыпной плотности и прочности соответствует керамзитовому гравию из Смышля-евской глины.

Затем была показана возможность и перспективность замены в конструкционных бетонах природного щебня пористым алюмосиликатным заполнителем. При одинаковом расходе цемента получены практически одинаковые прочности бетона. Использование пористых алюмосиликатных заполнителей взамен щебня приводит к снижению на 10-20 % плотности бетона.

Определена экономическая эффективность системы «Оценка». Она заключается в том, что при ее использовании можно сократить обжиговую часть стандартных лабораторно-технологических испытаний глинистого сырья и за счет этого повысить экономическую эффективность геологоразведочных работ, которая выражается в следующем:

• уменьшении себестоимости работ для одного месторождения:

- кирпично-черепичного сырья на 42 %;

- керамзитового сырья на 31,4%;

• снижении трудоемкости работ для одного месторождения:

- кирпично-черепичного сырья с 2,5 месяцев до 2 недель;

- керамзитового сырья с 1,5 месяцев до 2 недель;

• экономии энергоресурсов для одного месторождения:

- кирпично-черепичного сырья в 5 раз;

- керамзитового сырья в 10 раз.

• сокращении цикла лабораторно-технологических испытаний глинистого сырья от 1,5 - 2,5 месяцев до 2 недель.

Общие выводы.

.1. Создан метод компьютерного проектирования шихт оптимального состава из традиционного и нетрадиционного сырья для получения искусственного пористого алюмосиликагного заполнителя с заданными свойствами, позволяющий по химическому, минеральному и гранулометрическому составам сырьевых компонентов проводить оценку алюмосиликатного сырья для использования в производстве АНПЗ; осуществлять проектирование шихт для получения АИПЗ с заданными свойствами.

Разработке метода предшествовало достижение следующих результатов:

- Усовершенствован метод расчета количества и состава расплава, а также нерастворившегося остатка, образующихся в керамических массах при обжиге таким образом, что в оценке сырья по химическому составу удалось учесть роль примесей, а в оценке по минеральному составу - фазовый состав кремнезема.

-Определены границы областей оптимального химического состава сырьевых шихт, обеспечивающих получение АИПЗ с заданными свойствами.

- Установлены критерии оценки пригодности алюмомосиликатного сырья для производства различных видов АИПЗ (сверхлегкого, легкого и прочного), отражающие технические, технологические и экономические характеристики.

- Впервые созданы математические модели для алюмосиликатных составов, описывающие процессы: формирования фазового состава при обжиге; оценки сырья для производства АИПЗ; моделирования многокомпонентных шихт по химико-минеральному составу. Созданные модели сводят процесс проектирования шихты к решению задач нелинейной оптимизации.

2. Разработано программное обеспечение метода компьютерного проектирования - «Программный комплекс для оценки минерального алюмосили-катного сырья» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 990185, выданное ГОСФАП), состоящего из двух программ: «Оценка» и «Вариант». Программы созданы в рамках приложения Excel среды Windows на языке "Microsoft Excel Visual Basic".

Программа «Оценка» предназначена для оценки минерального алюмоси-ликатного сырья (кирпично-черепичных и керамзитовых глин, промышленных отходов) с целью прогнозирования качества обожженных материалов и техно -логических параметров обжига.

Программа «Вариант» служит для оценки многокомпонентных алюмосиликатных шихт с числом компонентов до 10 с целью прогнозирования качества обожженных материалов и технологических параметров обжига; а также подбора состава многокомпонентных шихт, обеспечивающих получение АИПЗ с заданными свойствами.

3. Доказана адекватность результатов работы программного комплекса. Для этого, во-первых, проведено сравнение оценок и рекомендаций, выдаваемых системой «Оценка» с уже известными оценками и рекомендациями ряда глин, во-вторых, с помощью системы «Вариант» произведено проектирование шихт на основе известных глин и промышленных отходов и сравнения их расчетных характеристик и экспериментальных данных по полученным АИПЗ с известными.

4. Система «Оценка» использовалась для оценки большого количества месторождений глинистого сырья: по Самарской области - 62 месторождения кирпично-черепичного сырья и 49 месторождений керамзитового сырья; по Башкирии - 12 эксплуатируемых и 45 не эксплуатируемых месторождений кирпично-черепичного сырья, а также глин Татарии.

5. Система «Вариант» применялась для проектирования шихты нетрадиционного состава для получения АИПЗ с заданными свойствами и при многокритериальном проектировании, позволяющем одновременно учесть экономические, технические и технологические критерии. Доказана возможность использования расчетных критериев, учитывающих соотношение оксидов внутри расплава и состава шихты для прогнозирования прочности и плотности получаемого АИПЗ.

6. Установлен характер зависимости насыпной плотности и прочности АИПЗ от дисперсности шихты, температуры и длительности обжига.

7. Проведены заводские испытания двух шихт, рассчитанных с помо-

щью системы «Вариант». Из искусственных шихт включающих 7 промышленных отходов (отработанный силикогель, мел, тальк, микроклин, пиритные огарки, шлам щелочного травления алюминия, отработанная окись алюминия) получены заполнители со следующими характеристиками:

- прочный - марки 500 по насыпной плотности и П 200 - по прочности,

- легкий - по насыпной плотности и прочности (300 и П 35) соответствующий керамзитовому гравию выпускаемому из Смышляевской глины.

8. Рассчитана экономическая эффективность применения системы «Оценка» для оценки минерального алюмосиликатного сырья. Она получается за счет сокращения обжиговой части стандартных лабораторных керамических испытаний глинистого сырья. Это позволяет уменьшить себестоимость работ (в 1,5-1,7 раза), сэкономить энергоресурсы (в 5-10 раз), сократить продолжительность испытаний (в 3-5 раз).

Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Арбузова Т.Б. Компьютерное проектирование керамических сырьевых шихт/ Т.Б. Арбузова, АН. Чудин, Н.Г. Чумаченко // Академические чтения РААСН "Современные проблемы строительного материаловедения": Материалы междунар. конф. - Самара, 1995. - Ч. 3: Керамические материалы и изделия общестроительного и специального назначения. - С. 58-60.

2. Чумаченко Н.Г. Информационная система для оценки технологических параметров производства керамических материалов / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чу-дин // Автоматизированные информационные системы при строительстве и эксплуатации зданий, сооружений и объектов жизнеобеспечения: Тез. докл. 54 -й науч. - техн. конф. - Самара, 1996. - С. 51.

3. Чумаченко Н.Г. Компьютерная система выбора глинистого сырья /Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Ресурсе- и энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов: Материалы междунар. науч. - техн. конф. -Новосибирск, 1997. - 4.2. - С. 46-47.

4. Чудин А.Н. Расчетно-графические методы прогнозирования качества строительной керамики. Обоснование состава шихт // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 54-й науч. техн. конф. - Самара, 1997. - С. 56-57.

5. Чумаченко Н.Г. Поризованный алюмосиликатный заполнитель / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 55-й науч. - техн. конф. - Самара, 1998. -С. 53-54.

6. Чудин АЛ. Использование приложения Excel в расчетах шихты для производства легкого заполнителя // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 55-й науч. — техн. конф. / СамГАСА. - Самара, 1998. - С. 41-42.

7. Чудин А.Н. Расчет границ области оптимальных алюмосиликатных шихт для производства поризованного заполнителя с заданными свойствами // Математическое моделирование: Межвуз. сб. науч. тр. - Самара, 1998. - С. 1617.

8. Чумаченко Н.Г. Комплекс программ дня оценки минерального алюмо-силикатного сырья / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 56-й науч. -техн. конф. / Сам ГАСА. - Самара, 1999. - С. 80-81.

9. Чудин А.Н. Использование методов оптимизации для проектирования шихты нетрадиционного состава // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 56-й науч.- техн. конф./ СамГАСА. - Самара, 1999. - С. 45-46.

10. Чумаченко Н.Г. Компьютерная оценка, минерального сырья для производства пористых заполнителей / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Строит, материалы. - 1999. - № 4 - С. 25-26.

11. Программы для ЭВМ № 990185. Программный комплекс для оценки минерального алюмосиликатного сырья / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин. - М: РОСПАТЕНТ, 1999.

12. Чудин А.Н. Многокритериальное проектирование легкого заполнителя // Информационная среда вуза: Сб. ст. междунар. конф. - Иваново, 1999. — С. 144-147.

13. Чумаченко Н.Г. Новые расчетно-графнческие методы прогнозирования качества строительной керамики / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Градостроительство, современные строительные конструкции, технологии, инженерные системы: Сб.науч.тр. - Магнитогорск: МГТУ, 1999. - С. 219-229.

14. Чумаченко Н.Г. Программный комплекс для оценки минерального алюмосиликатного сырья / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Методы аналитических и технологических исследований неметаллических полезных ископаемых: Тез. Всесоюз. совещания. - Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1999. - С. 19 -20.

15. Чудин А.Н. Экспериментальная оценка достоверности метода компьютерного проектирования состава шихты // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 57-й науч. — техн. конф. / СамГАСА. - Самара, 2000. - С. 91-92.

16. Чумаченко Н.Г. Возможности новой версии «Программного комплекса для оценки минерального алюмосиликатного сырья» / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. обл. 58-Й науч. — техн. конф./ СамГАСА. — Самара, 2001.-С. 62.

17. Чудин А.Н. Особенности программной реализации системы «Вариант» // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Мат. регион. 59-й науч. - техн. конф. / СамГАСА. - Самара, 2002. -4.1.-С. 81-83.

18. Чумаченко Н.Г. Экспериментальное обоснование значения основного критерия для проектирования пористого заполнителя повышенной прочности из шихты нетрадиционного состава / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Актуаль-

ныв проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Мат. регион. 59-й науч. - техн. конф. / Сам ГАСА. - Самара, 2002.- Ч. 2. - С. 233-235.

19. Чумаченко Н.Г. Экологические аспекты проектирования шихт для производства поризованных алюмосиликатных заполнителей / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Актуальные проблемы экологии человека: Тр. VIII Международного конгресса / Самарский обл. Дом науки и техники. - Самара, 2002.- С. 260-

20. Чумаченко Н.Г. Оценочные критерии для алюмосиликатного сырья с целью получения из него спекшихся материалов / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Мат. регион. 60-й науч. - техн. конф. / СамГАСА. - Самара, 2003. -С. 230-232.

21. Чудин А.Н. Математическая модель процесса плавления алюмосили-катной шихты // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Мат. 61-й регион, науч. - техн. конф. / СамГАСА. -Самара, 2004.- Ч. 1. - С. 134-135.

22. Чудин А.Н. Усовершенствованный метод расчета количества и состава расплава керамических масс // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Мат. 61-й регион, науч. - техн. конф./ СамГАСА. - Самара, 2004,- Ч. 1. - С. 135-136.

261.

Соискатель А.Н. Чудин

ЧУДИН АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать оперативная. Объем 1,3 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 871.

Отпечатано с оригинала заказчика в типографии ООО «СЦП-М». 443010 Самара, ул. Галактионовская, 79.

»187 14

РНБ Русский фонд

2005-4 15431

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Чудин, Александр Николаевич

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 13 1.1 .Основные виды искусственных пористых алюмосиликатных заполнителей (АИПЗ)

1.2. Факторы, влияющие на качество АИПЗ

1.3. Способы регулирования свойств АИПЗ

1.4. Методы оценки качества сырья и прогнозирования свойств АИПЗ

1.5. Рабочая гипотеза и задачи исследования

Глава 2. Методы и объекты исследований

2.1. Стандартные и общепринятые методы

2.2. Применение вероятностно-статистических и других математических методов исследований

2.3. Характеристика используемого сырья и добавок

Глава 3. Разработка оценочной части метода проектирования шихты оптимального состава

3.1. Компьютерный метод расчета количества и состава расплава, образующегося в керамических массах при обжиге

3.1.1. Усовершенствований метод расчета количества и состава расплава, образующегося в керамической шихте при обжиге

3.1.2. Влияние химического состава минерального сырья на рас чет количества и состава расплава

3.1.3. Влияние размера зерен кварца на количество аморфного кремнезема, способного участвовать в образовании расплава

3.1.4. Исходные данные для расчетной оценки минерального алюмосиликатного сырья

3.1.5. Математическая модель процесса плавления алюмосили-катной шихты

3.2. Выбор критериев для прогнозирования качества строительной керамики и искусственных пористых материалов

3.2.1. Критерии оценки пригодности алюмосиликатного сырья для получения из него спекшихся материалов

3.2.2. Критерии оценки пригодности алюмосиликатного сырья для получения из него искусственных пористых заполнителей

3.3. Расчёт границ области шихты оптимального состава

3.3.1. Расчёт границ области оптимальных соотношений между эвтектическими расплавами

3.3.2. Определение границ области оптимальных расплавов

3.3.3. Расчёт границ области оптимальных составов

3.3.4. Оценка достоверности найденных границ области оптимальных составов

3.4. Оценка интервала вспучивания 89 . 3.5. Выводы по главе

Глава 4. Разработка расчётной части метода проектирования шихты оптимального состава

4.1. Выбор критериев для проектирования состава многокомпо-^ нентной алюмосиликатной шихты

4.4. Математическая модель процесса проектирования многокомпонентной, алюмосиликатной шихты оптимального состава

4.5. Компьютерная реализация метода

4.6. Рекомендации по использованию программного комплекса

4.7. Выводы по главе

Глава 5. Компьютерное проектирование составов шихт для АИПЗ

5.1. Компьютерная оценка минерального алюмосиликатного сырья с целью получения из него спекшихся материалов

5.2. Компьютерная оценка алюмосиликатного сырья для производства поризованных алюмосиликатных заполнителей

5.3. Компьютерное проектирование шихты на основе глинистого сырья

5.3.1. Разработка составов для получения прочного и лёгкого

5.3.2. Разработка составов для получения сверхлёгкого АИПЗ

5.4. Компьютерное проектирование шихты нетрадиционного состава 130 5.4.1. Выбор компонентов шихты 130 5.4.2.Оценка влияния состава шихты на свойства АИПЗ

5.4.3.Выбор критериев для многокритериального проектирования состава шихты ф 5.4.4. Выбор вариантов имеющих максимальную эффективность

5.5. Выводы по главе

Глава 6. Экспериментальная и заводская проверка созданных составов

6.1. Оценка влияния технологических факторов

6.2. Особенности применения пористых алюмосиликатных заполнителей в лёгких и конструкционных бетонах

6.3. Промышленная апробация разработанных составов

6.4. Экономическая эффективность применения «Программного комплекса для оценки минерального алюмосиликатного сырья»

6.5. Выводы по главе 6 175 Общие выводы 177 Библиографический список 180 Приложение 1. Свидетельство об официальной регистрации программного комплекса для оценки минерального алюмосиликатного сырья № 990185 200 Приложение 2. Заключение комитета природных ресурсов по Самарской области о внедрении комплекса компьютерных программ системы «Оценка» и «Вариант» при оценке глин 202 Самарской области Приложение 3. Справка «АК» «Башстром» об оценке месторождений кирпично-черепичного глинистого сырья Башкирии с по- ^ jq А мощью программы «Оценка»

Введение 2004 год, диссертация по строительству, Чудин, Александр Николаевич

Пористые заполнители широко применяются при производстве строительных материалов, особенно лёгких бетонов. Ведущее место в их номенклатуре многие годы занимал керамзитовый гравий, поскольку технология производства этого заполнителя с широким диапазоном свойств была хорошо освоена, а сырье широко распространено. В последнее время ряд существенных факторов привёл к понижению значимости этого заполнителя и закрытию ряда предприятий. К числу этих факторов, прежде всего, относятся: ограниченность запасов кондиционного сырья и понижение его качества. Зачастую керамзитовые заводы изготавливают такой гравий, какой получается из имеющегося сырья с незначительной корректировкой его состава добавками органических и железосодержащих материалов. Использование такого сырья привело к выпуску тяжёлого заполнителя с насыпной плотностью 500-600 кг/м3, что сказалось на снижении спроса и закрытию ряда заводов. До сих пор промышленность керамзитового гравия ориентируется на использования ограниченного количества хорошо вспучивающихся глин. Заводы, построенные на основе распространённых кирпичных суглинков, дают продукцию низкого качества и обычно мало рентабельны. Между тем, потребность в керамзите непрерывно увеличивается, а запасы хороших глин уменьшаются. Эта ситуация ещё более обостряется с введением новых теплотехнических требований к тепловому сопротивлению наружных стен. Несмотря на такое положение, в ряде публикаций [94, 95] отмечается нецелесообразность ликвидации керамзитовой промышленности, а возникающие проблемы предлагается решать путём модернизации технологии.

С другой стороны, как в области, так и в целом по стране накапливается большое количество промышленных отходов, которые могут служить ценным сырьём для керамзитовой промышленности и других предприятий строительной индустрии. Кроме того, имеется богатый опыт использования отходов нефтехимии, металлургии и энергетики для создания керамзита и других алюмоси-ликатных искусственных пористых заполнителей (АИПЗ) [18, 46, 96, 108, 143].

Одним из направлений модернизации является организация производства широкой номенклатуры заполнителей из искусственных многокомпонентных смесей на основе использования как традиционного природного (глинистого), так и нетрадиционного сырья (промышленных отходов). Переход к таким смесям требует качественно нового подхода к проектированию составов, предполагающего использование методов математического моделирования и специального программного обеспечения.

Поэтому было проведено настоящее исследование, его методологическая схема приведена на рис. 1.1.

Цель и задачи исследования

Поставленная цель определила следующие задачи:

- обоснование критериев оценки пригодности алюмосиликатного сырья для производства различных видов АИПЗ;

- разработка математических моделей, описывающих: процесс образования расплава в алюмосиликатной шихте при обжиге, процедуру оценки алюмосиликатного сырья, процесс моделирования многокомпонентных алюмосили-катных шихт по химико-минеральному составу сырья;

- реализация математических моделей на ЭВМ в виде метода компьютерного проектирования шихт АИПЗ;

- экспериментальная и заводская проверка запроектированных составов.

Научная новизна работы

2. Впервые созданы математические модели для алюмосиликатных составов, описывающие процессы:

- формирования фазового состава при обжиге;

- оценки сырья для производства АИПЗ;

- моделирования многокомпонентных шихт по химико-минеральному составу.

4. Разработан компьютерный метод, позволяющий проводить:

- оценку алюмосиликатного сырья для использования в производстве АИПЗ;

- проектирование шихт для получения АИПЗ с заданными свойствами из традиционного и нетрадиционного сырья.

5. Впервые проведено компьютерное проектирование шихт АИПЗ, состоящих только из промышленных отходов.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШИХТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ПОРИСТОГО АЛЮМОСИЛИ-КАТНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

Цель исследования: разработка метода компьютерного проектирования шихт оптимального состава из традиционного и нетрадиционного сырья для получения искусственного пористого алюмосиликатного заполнителя с заданными свойствами.

Методология:

• методы физико-химического анализа,

• методы математической статистики и планирования эксперимента,

• методики проведения измерений и обработки результатов,

• методы мат. моделирования и принятия решений в условиях неопределенно

Гипотеза: существует зависимость между химическим составом шихты и свойствами алюмосиликатного заполнителя, что позволяет разработать метод компьютерного проектирования многокомпонентной шихты (метод КПШ), для получения материала с заданным набором свойств.

Задачи исследования:

- усовершенствование метода расчета количества и состава расплава, а также не-растворившегося остатка, образующихся в керамических массах при обжиге;

- обоснование критериев оценки пригодности алюмосиликатного сырья для производства различных видов АИПЗ;

- разработка математических моделей, описывающих: процесс образования расплава в алюмосиликатной шихте при обжиге, процедуру оценки алюмосиликатного сырья, процесс моделирования многокомпонентных алюмосиликатных шихт по химико-минеральному составу сырья;

- реализация математических моделей на ЭВМ в виде метода компьютерного проектирования шихт АИПЗ;

- экспериментальная и заводская проверка запроектированных составов.

Результаты:

1. создан метод КПШ;

2. разработано и зарегистрировано в ГОСФАП программное обеспечение, реализующее разработанный метод;

3. разработаны АИПЗ различных видов с заданным сочетанием технико-экономических свойств;

4. проведено их экспериментальное исследование и заводское испытание.

Внедрение системы:

1. для прогнозирования качества керамических материалов из глин Самарской области (111 глин) и Башкирии (57 глин);

2. проектирования шихт, оптимального состава, для получения материала с заданными свойствами.

Рисунок 1.1- Методологическая схема исследования

Достоверность полученных результатов

Достоверность результатов оценки алюмосиликатного природного (керамзитовых глин) и техногенного сырья, выполненной с помощью разработанного компьютерного метода, обеспечена: сходимостью полученных результатов с результатами других исследователей; количеством проведенных оценочных испытаний.

Достоверность проектирования шихт для получения АИПЗ с заданными свойствами из традиционного и нетрадиционного сырья разработанным компьютерным методом обеспечена: сходимостью полученных экспериментальных данных с результатами других исследователей; количеством образцов - близнецов в партии, обеспечивающим при фактической статистической изменчивости значения исследуемых характеристик с доверительной вероятностью 0,95-0,97, при погрешности 5-10 %; применением математических методов планирования экспериментов и статистической обработкой результатов; использованием аттестованного лабораторного оборудования; использованием комплекса современных физико-химических методов; проверкой результатов лабораторных исследований в производственных условиях.

Практическая значимость работы Практическая ценность работы заключается в создании удобного для использования метода компьютерного проектирования шихт для получения АИПЗ. Разработанное программное обеспечение - «Программный комплекс для оценки минерального алюмосиликатного сырья» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 990185, выданное ГОСФАП), реализующее разработанный метод, состоит из двух программ: «Оценка» и «Вариант».

Программа «Оценка» предназначена для оценки минерального алюмосиликатного сырья (кирпично-черепичных и керамзитовых глин, промышленных отходов) с целью прогнозирования качества обожженных материалов и технологических параметров обжига. Система позволяет по химическому составу минерального сырья сделать прогноз: о возможности его применения без корректировки состава для выпуска АИПЗ разной степени вспучивания, а также спекания; о технологических параметрах производства (температуре обжига, интервале спекания или вспучивания); о виде необходимых добавок для получения материалов с необходимой степенью вспучивания или спекания.

Программный комплекс рекомендуется использовать: действующим и вновь организованным керамзитовым и кирпичным заводам для повышения качества продукции и расширения номенклатуры;

- промышленным предприятиям для выбора направлений использования промышленных минеральных отходов.

АИПЗ может быть эффективно использован в производстве как легкого бетона для изготовления эффективных ограждающих конструкций, так и бетона для производства несущих конструкций. Реализация результатов работы Разработанный программный комплекс использован:

- при проектировании составов АИПЗ из искусственных шихт для завода КПД г. Димитровграда (Самарской обл.).

На защиту выносятся:

4. Математические модели для алюмосиликатных составов, описывающие процессы: формирования фазового состава при обжиге; оценки сырья для производства АИПЗ; моделирования многокомпонентных шихт по химико-минеральному составу, сводящие процесс проектирования шихты для получения АИПЗ разных видов к решению задачи нелинейной оптимизации.

6. Программное обеспечение для ЭВМ, реализующее разработанный метод компьютерного проектирования.

8. Результаты производственной апробации.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на международных, всесоюзных, республиканских и межотраслевых конференциях: Академических чтениях РААСН «Современные проблемы строительного материаловедения» (Самара, 1995); VIII Международном конгрессе «Актуальные проблемы экологии человека» (Самара, 2003); международных НПК «Ресурсе - и энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов» (Новосибирск, 1997) и «Информационная среда вуза» (Иваново, 1999); Всесоюзном совещании «Методы аналитических и технологических исследований неметаллических полезных ископаемых» (Казань, 1999); Региональных 5461 НТК СГАСУ «Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды» и «Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика.» (Самара, 1997- 2003); Региональной НТК «Автоматизированные информационные системы при строительстве и эксплуатации зданий, сооружений и объектов жизнеобеспечения» (Самара, 1996).

Автор выражает искреннюю благодарность: Арбузовой Татьяне Борисовне, первому руководителю работы, без её веры в возможность проведения подобного исследования оно могло вообще не состояться; Чумаченко Наталье Генриховне, нынешнему научному руководителю, за общее руководство и ценные замечания, позволившие существенно улучшить содержание работы; Пи-явскому Семёну Авраамовичу, заведующему кафедры «Прикладной математики и вычислительной техники» за ценные советы по математическим вопросам и возможность использования, разработанного им метода «ПРИНН» при многокритериальном проектировании шихт для получения поризованного алюмо-силикатного заполнителя с заданными свойствами; коллективам кафедр «Прикладной математики и вычислительной техники» и «Строительных материалов» за помощь, оказанную при проведении экспериментальных исследований, обработке их результатов, разработке программного комплекса.

Заключение диссертация на тему "Разработка метода компьютерного проектирования шихт для получения искусственного пористого алюмосиликатного заполнителя"

Общие выводы.

1. Создан метод компьютерного проектирования шихт оптимального состава из традиционного и нетрадиционного сырья для получения искусственного пористого алюмосиликатного заполнителя с заданными свойствами, позволяющий по химическому, минеральному и гранулометрическому составам сырьевых компонентов проводить оценку алюмосиликатного сырья для использования в производстве АИПЗ; осуществлять проектирование шихт для получения АИПЗ с заданными свойствами.

Разработке метода предшествовало достижение следующих результатов:

- Определены границы областей оптимального химического состава сырьевых шихт, обеспечивающих получение АИПЗ с заданными свойствами.

- Установлены критерии оценки пригодности алюмосиликатного сырья для производства различных видов АИПЗ (сверхлегкого, легкого и прочного), отражающие технические, технологические и экономические характеристики.

2. Разработано программное обеспечение метода компьютерного проектирования - «Программный комплекс для оценки минерального алюмосиликатного сырья» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 990185, выданное ГОСФАП), состоящее из двух программ: «Оценка» и «Вариант». Программы созданы в рамках приложения Excel среды Windows на языке "Microsoft Excel Visual Basic".

Программа «Вариант» служит для оценки многокомпонентных алюмоси-ликатных шихт с числом компонентов до 10 с целью прогнозирования качества обожженных материалов и технологических параметров обжига; а также подбора состава многокомпонентных шихт, обеспечивающих получение АИПЗ с заданными свойствами.

7. Проведены заводские испытания двух шихт, рассчитанных с помощью системы «Вариант». Из искусственных шихт включающих 7 промышленных отходов (отработанный силикогель, мел, тальк, микроклин, пиритные огарки, шлам щелочного травления алюминия, отработанная окись алюминия) получены заполнители со следующими характеристиками:

- прочный - марки 500 по насыпной плотности и П 200 - по прочности,

Библиография Чудин, Александр Николаевич, диссертация по теме Строительные материалы и изделия

1. Ein neuer leiter Zuschlagstoffe fur Konstructionsbeton // Beton und Stahlbetonbau, 66,- 1971. -N 1.

2. Friedrich К. Добавление к вопросу термической диссоциации легко разлагаемых минералов / Friedrich К., Smith L. Metallurgie, 4, 409 (1912); Gentrbl. F. Min., 1912,616, 651,684.

3. Grim R. E. Etudes des reactions de houtes temperatures dens les minerooux argilefuxan moyen des reyons-x / Grim R. E., Kulbiki G. // Bull. Soc. Franc. Ceram. -1957. -N36. S.21-28.

4. Cuband J.C. Fabrication industrielle de largile expanse / Cuband J.C., Murat M. SJLCATES JNDUSTRJELS, 1968. - S. 145-151.

5. Hlavac J. Dissolution of spherical silica particles in molten sodium disilicate / Hlavac J., Nademlynska H. // GlassTechnol. 1969, 10. - N2. - S. 54-58.

6. Kanka B. Sintering mexanimus and mikrostructurional development of co-precittatet mullite / Kanka В., Schneider H. // Mfter. Shi. 1994. - № 5. - P. 1239m1249.

7. Riley Ch. M. Relation of chemical Properties to the Bloating of Claus. Jorn.-Americ. Cream. Soc.34, 1951.- № 4.

8. Simssen E.A. Das SELAS Verfahren zur Herstellung von BlaHgranulat und seine Verwendung. // Liegelindustrie, 19. - 1966. - N 11-12.

9. Августиник А. И. Керамика. Jl: Сройиздат, 1975 - 591 с.

10. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. / Адлер Ю.П., Макарова Е.В., Грановский Ю.В. М: Наука, 1976. - 278 с.

11. Азаров К.П. Строение и свойства железосодержащих стекол / Азаров К.П., Баландина В.В., Гречанова С.Б., Люцедарский А.В. // Стеклообразное состояние: Тр. третьего Всесоюз. совещания. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1960. -С. 365-368.

12. Алексеев Л.В. Безотходная технология комплексной переработки пер-# литового сырья // Строительные материалы .- 1993. № 4. - С. 28-30.

13. Альперович И.А. Керамические стеновые и теплоизоляционные материалы в современном строительстве // Строительные материалы. 1998. - № 2. - С.22-24.

14. Аппен A.A. Химия стекла. 2-е изд., испр. - JL: Химия, 1974. - 352 с.

15. Арбузова Т.Б. Стройматериалы из промышленных отходов / Арбузова Т.Б., Шабанов В. А., Коренькова С.Ф., Чумаченко Н.Г. Самара, 1993. - 96 с.

16. A.c. 1188130 СССР, МКИ С 04 В 14/04. Сырьевая смесь для изготовления керамзита / Э.И. Гальперн и др. № 3653670 /29 -33; Заявлено 25.10.83; Опубл. 30.10.85, Бюл. №40. -С. 77.

17. A.c. 1198036 СССР, МКИ С 04 В 14/04. Сырьевая смесь для изготовления лёгкого заполнителя / И.Е. Путляев, Г.Н. Пименов, Н.Ю. Лаврецкая. № 3653670 / 29 - 33; Заявлено 25.10.83; Опубл. 15.12.85, Бюл. № 46 С. 97.

18. A.c. 1204595 СССР, МКИ С 04 В 14/04. Сырьевая смесь для изготовления лёгкого заполнителя / А.К. Гармуте, Г.Э. Акялис, B.J1. Римкус. № 3784635 / 29 - 33; Заявлено 28.08.84; Опубл 15.0186, Бюл. № 2. - С. 98.

19. A.c. 1555310 СССР, МКИ С 04 В 18/10. Сырьевая смесь для получения пористого заполнителя / Э.В Пыльник и др. № 4377034 /23 -33; Заявлено2809.87; Опубл. 07.04.90, Бюл. № 13 . С. 75.

20. A.c. 1622322 СССР, МКИ С 04 В 18/04. Сырьевая смесь для изготовления лёгкого заполнителя / В.А. Арсентьев и др. № 4475415 / 33; Заявлено 23.08.88; Опубл 23.01.91, Бюл. № 3 . - С. 76.

21. A.c. 1625846 СССР, МКИ С 04 В 18/04. Сырьевая смесь для изготовления лёгкого заполнителя / В.А. Арсентьев и др. № 4604417 / 33; Заявллено 09.11.88; Опубл 07.02.91, Бюл. № 5 . - С. 77.

22. A.c. 1648915 СССР, МКИ С 04 В 14/14. Сырьевая смесь для изготовления лёгкого заполнителя / A.C. Панин и др. № 4457675 / 33; Заявлено 11.07.88; Опубл 15.05.91, Бюл. № 18 . - С. 99.

23. A.c. 1685890 СССР, МКИ С 04 В 18/04. Сырьевая смесь для изготовления пористого заполнителя / E.H. Сахаров и др. № 4625378 / 33; Заявлено 28.12.88; Опубл 30.06.91, Бюл. № 10 . - С. 90-91.

24. A.c. 1805115 СССР, МКИ С 04 В 14/12. Масса для изготовления керам-* зита / А.Г. Мизандронцев, В.П. Петров, А.Н. Фрезе. № 4883191 / 33; Заявлено1109.90; Опубл. 30.05.93, Бюл. № 13 .- С. 54.

25. A.c. 2040500 СССР, МКИ С 04 В 18/10. Сырьевая смесь для изготовления пористого заполнителя / М.Г. Четнемиров. № 92012938 /33; Заявлено 10.12.92; Опубл 27.07.95, Бюл. № 21 . - С. 159.

26. A.c. 2049750 СССР, МКИ С 04 В 14/12. Сырьевая смесь для изготовления лёгкого заполнителя / Г.И. Поздышев и др. № 5030555 / 33; Заявлено 04.03.92; Опубл. 25.12.85, Бюл. № 8. - С. 190.

27. A.c. 554246 СССР, МКИ С 04 В 31/20. Способ обработки керамзитовых сырцовых гранул / Т. Б. Арбузова и др. № 1838339 / 33; Заявлено 17.10.72; Опубл. 15.04.77, Бюл. №14. - С. 69.

28. A.c. 863554 СССР, МКИ С04 В 31/20. Сырьевая смесь для производства керамзита / Т.Б. Арбузова и др. № 274282/29-33; Заявлено 26.03.79; Опубл. 15.09.81, Бюл. №34.-С. 120.ф 32. Ахиямов Р.Я. К вопросу о разработке государственного стандарта

29. Вермикулит вспученный. Технические условия» / Ахиямов Р.Я., Бронский Б.А. // Строительные материалы.- 2003. № 1. - С. 5-7.

30. Баранова М.Н. Активированные кремнистые заполнители для лёгких конструкционных бетонов: Автореф. дис. на соиск. учён. степ. канд. техн. наук; 05.23.05 Строит, материалы и изделия. - На правах рукописи- Куйбышев, 1999.- 27 с.

31. Безверхий А. А. Дилатометрические характеристики керамзитового сырья и влияние на них различных добавок / Безверхий А. А., Ерёменко В.В., Шаль Б. В. // Тр. ВНИИстром. 1974.- Вып. № 7,- С. 3-18 .

32. Бережной A.C. Многокомпонентные системы окислов. Киев: Науко-ва думка, 1970. - 542 с.

33. Блюмен JI.M. Физико-химическая природа вспучивания глин образования керамзита// Стекло и керамика. - 1960. - № 2. - С. 32-36.

34. Блюмен J1.M. Физико-химические основы процессов вспучивания глинистых пород (образование керамзита) и задачи дальнейших исследований в этой области/ Блюмен JIM., Воронов А.Г. // Тр. РосНИИМС, 1969. № 21.

35. Берг Л.Г. Введение в термографию. М.: Наука, 1969. - 395 с.

36. Ботвинкин O.K. Физическая химия силикатов. М.: Промстройиздат, 1953.-289 с.

37. Браун И. П. Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов. М.: Мир, 1965. - 599 с.

38. Будников П. П. Реакции в смесях твёрдых веществ / Будников П. П., Гинстлинг А. М. М.: Стройиздат, 1971. - 488 с.

39. Будников П.П. Роль газовой среды в образовании ячеистой структуры керамзита/ Будников П.П., Гайваровский С.Я., Петров JI.K. // Строительные материалы. 1965. - №8. - С. 32-33.

40. Будников П.П. Химия и технология строительных материалов и керамики/ Будников П.П. и др. М.: Стройиздат, 1965. - 607 с.

41. Будников П.П. Химия и технология силикатов. Киев: Наукова думка, 1964.-40 с.

42. Будников П.П. Исследование влияния некоторых факторов на величинуи пределы температурного интервала вспучивания легкоплавких глин/ Будни-ков П.П., Колесников Е.А. // Тр. ВНИИСТРОМ. 1967. - № 11 (39). - С. 3-14.

43. Верещагин В.И. Возможности использования вторичного сырья для получения строительной керамики и ситалов / Верещагин В.И., Бурченко А.Е., Кащуп И. В. // Строительные материалы. 2000. - № 7. - С. 20-24.

44. Виноградов Б.Н. Петрография искусственных пористых заполнителей. М.: Стройиздат, 1972. - 226 с.

45. Врублевский JI.E. О причинах вспучивания глинистых пород // Стекло и керамика. 1962. -№ 1. - С. 20-22.

46. Габидулин М.Г. Процессы структурообразования керамзита шарообразной формы, легированного отходами травления алюминия / Габидулин М.Г., Рыбаков И.А. // Строительные материалы. 1996. -№ 4. - С. 21-23.

47. Гевидс И. А. Керамзит (исследование по технологии). М.: Госстрой-издат, 1957. - 76 с.

48. Гегузин Я. Е. Физика спекания. М.: Наука, 1967. - 360 с.

49. Гиржель A.M. Повышение вспучиваемости термообработанных шахтных пород введением железо и щёлочесодержащих добавок / Гиржель A.M., Гальперин Э.И., Роговой М. И. // Строительные материалы. 1984. - № 3. - С. 24-25.

50. ГОСТ 9757-90. Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 9 с.

51. ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ: Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1986. - 59 с.

52. ГОСТ 2564-82 . Сырьё глинистое для производства керамзитового гравия и песка: Технические требования и методы испытания. М.: Изд-во стандартов, 1988 - 80 с.

53. Гриценко Г.С. Методы электронной микроскопии минералов / Гриценко Г.С., Звягин В.В. и др. М.: Наука, 1969. - 290 с.

54. Гусев Б. В. Возможности и перспективы использования сверхлёгкого керамзита / Гусев Б. В., Дементьев В.М., Кригсман Ф. Б. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 1999. -№ 3-4. - С. 44-45.

55. Гусев Б. В. Энергосберегающая (15 кг усл.т/куб.м.) технология получения сверхлёгкого (150 кг/куб.м.) керамзита / Гусев Б. В., Дементьев В.М., Кригсман Ф. Б. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 1999. - № 2. - С.24-25.

56. Дворянова Л.И. Применение отходов производства капролактама // Отходы промышленности в производстве стройматериалов. Куйбышев, 1984. - С. 25-27.

57. Де И.М. Влияние щелочных добавок на фазовые превращения при обжиге зологлинянных термообработанных шахтных пород / Де И.М., Сулей-манов С.Г., Сайбулатов С. Ж.// Строительные материалы. 1984. - № 3. - С. 24-25.

58. Диаграммы состояния силикатных систем: Справочник / Н.А. Торо-пов, В.П. Бурзаковский, В.В. Лапин и др. Л.: Наука, Ленинград, отд.-Вып. 3: Тройные системы - 1972. - 488 с.

59. Там же. Вып.1: Двойные системы. - 1970. - С. 257-260.

60. Там же. Вып.2: Металл-кислородные соединения силикатных систем. - 1970.- С. 18-34.

61. Довжик В.Г. Технология высокопрочного керамзитобетона / Довжик В.Г., Дроф В.А., Петров В.А. -М.: Стройиздат, 1976. 136 с.

62. Дудеров Ю.Г. Расчёты по технологии керамики: Справочное пособие / Дудеров Ю.Г., Дреев И.Г. М.: Стройиздат, 1973 - 80 с.

63. Ерёменко В.В. Выбор оптимального соотношения между плавнями в керамической шихте для производства керамзитового гравия // Исследование строительных материалов, конструкций и сооружений. Куйбышев, 1970. - С. 88-89.

64. Ерёменко В.В. Исследование качества сырья и расчёт оптимального состава шихты на основе диаграммы состояния стеклобразных систем // Сборник материалов Всесоюзного семинара работников керамзитовой промышленности. Куйбышев, 1978.- С. 77-78.

65. Еременко Н.Г. Исследование влияния сепарации молотых суглинков на качество керамзитового гравия / Еременко Н.Г., Гудков Ю.П., Уварова Н.Г. и др. // Сб. тр. ВНИИСтром. 1981. - Вып. 13. - С. 36-42.

66. Жуков A.B. Искусственные пористые заполнители из горных пород. -Киев: Госстройиздат УССР, 1962. 310 с.

67. Завадский В.Ф. Отходы производства каучука в технологии строительных материалов // Строительные материалы из попутных продуктов промышленности: Межвуз. тематич. сб. науч. тр. Л., 1980. - С. 145-150.

68. Зажигаев Л.С. Методы планирования и обработки экспериментов / Зажигаев Л.С., Кишьян A.A., Романников Ю.И. М.: Атомиздат, 1978. - 231 с.

69. Зальман Г. Физико-химические основы керамики. М.: Госстройиздат, 1959.-395 с.

70. Зевин Л.С. Рентгеновские методы исследования строительных материалов / Зевин Л.С., Хейнер Д.Н. М.: Стройиздат, 1965. - 362 с.

71. Иваненко В.Н. Особо лёгкие заполнители для бетона из кремнистых пород. // Строительные материалы. 1975. - № 8. - С. 13.

72. Иванов И. А. Влияние дисперсности сырья на качество керамзитового гравия / Иванов И. А., Шаль Б. В., Уклейкин Е. Л., Кригсман Ф. Б. // Строительные материалы. 1976. - № 1. - С. 25-26.

73. Инструкция по применению добавок в производстве керамзитовогогравия / НИИкерамзит. Куйбышев, 1982. - 52 с.

74. Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям глинистых пород. М., 1983. - 45 с.

75. Искусственные пористые заполнители и лёгкие бетоны на их основе: Справочное пособие / С.Г. Васильков, С. П. Онацкий и др.; Под ред. Ю. П. Горлова. М.: Стройиздат, 1987. - 304 с.

76. Кабанова М.К. Промышленные отходы улучшают качество керамзита / Кабанова М.К., Авакова В.Д. // Отходы промышленности в производстве стройматериалов. Куйбышев, 1984. - С. 23 - 24.

77. Каларева М. Химичният състав като критерий за определяне пригод-ността на глините за производство на керамзит / Каларева М., Карагогова JL, Коларов М. // Строителени материалы и силикат на промышленност. НРБ, 1977. - Т. 18, № 10.-С. 18-22.

78. Каленов Е.М. Роль ионообменных реакций в процессе вспучивания глинистого сырья // Строительные материалы, детали и изделия. Легкие заполнители и теплоизоляционные бетоны. Киев, 1965. - Вып.5. - С. 64-70.

79. Кингери У. Д. Введение в керамику. М.: Стройиздат, 1967. - 499 с.

80. Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых: Инструкция. М., 1997.

81. Клюсов A.A. Новый тип пористого заполнителя на основе местного сырья // Строительные материалы. 1996. - № 8. - С. 12-14

82. Книгина Г.И. Современные физико-химические методы исследования строительных материалов / Книгина Г.И., Тацки И.Н., Кучерова Э.А. Новосибирск, 1981.-83 с.

83. Ковальский Ф.И. Методические основы разведки месторождений неметаллических полезных ископаемых / Ковальский Ф.И., Филько A.C. М.: Недра, 1991.

84. Колесников Е.А. Влияние химического состава на вспучиваемость глин / Колесников Е.А., Волчек J1.JI. // Промышленность керамических стеновых материалов и пористых заполнителей: Техн. информ / ВНИИЭСМ. 1971. -Вып. 3,-С. 21-23.

85. Колосова М.М. Гранулированное пеностекло универсальный экологически чистый теплоизоляционный материал / Колосова М.М., Нагибин Г.Е., Политуйко О.В. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.-2002.-№ 1,-С.12-13.

86. Комисаренко Б.С. Керамзитопенобетон — перспективный материал для наружных ограждающих конструкций / Комисаренко Б.С., Чикноворьян А.Г. // Изв. вузов Сер. Строительство. 2000. - № 1. - С. 46-50.

87. Коренькова С.Ф. Физико-механические свойства шлакозита и шлако-зитобетона / Коренькова С.Ф., Петров В.П., Максимов Б.А. // Строительные материалы. 2002. - № 10. - С. 20-21.

88. Королёва Е.А. Обоснование применения осадков сточных вод в качестве корректирующей добавки при производстве керамзита // Изв. вузов Сер. Строительство. — 1996. — № 12. С. 55-57.

89. Красовский Г.И. Планирование эксперимента / Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Минск: Изд-во БГУ, 1982. - 302 с.

90. Куколев Г. В. Химия кремния и физическая химия силикатов. М.: Высшая школа, 1960. - 463 с.

91. Куколев Г.В. Влияние способа получения и степени дисперсностиглинозёма на его спекаемость в присутствии различных добавок / Кукол ев Г.В., Леве E.H. // ЖПХ. 1955. - Т. XXVIII. - № 9. - С. 909-915.

92. Кулибаев A.A. Физико-химические процессы, протекающие при обжиге золокерамических материалов / Кулибаев A.A. и др. // Строительные материалы,- 2003. № 2. - С. 54-56.

93. Куликов O.J1. Новый способ изготовления лёгкого керамзита // Строительные материалы. 1995. - № 8. - С. 22-25.

94. Курицкий Б. Я. Поиск оптимальных решений средствами Ехсе1-7.0. -СПб.: BHV, 1997. 384 с.

95. Лившиц A.B. Влияние железистых окислов на получение керамзита заданного объёмного веса из различных видов сырья / Лившиц A.B., Попов Л.Н. // Строительные материалы. 1967. - № 5. - С. 24-26.

96. Лишанский Б.А. Оптимизация процесса обжига керамических изделий- Изв. вузов. Сер. Строительство. 1995. -№ 4. - С. 54-59.

97. Львовский Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул. М.: Высш. школа, 1998. - 239 с.

98. Максимов Б.А. Пористый заполнитель марок 250-350 из шлаков тепловых электростанций: Автореф. дис.на соиск. учён. степ. канд. техн. наук.; 05.23.05 Строит, материалы и изделия. - На правах рукописи .- Куйбышев, 2003.-26 с.

99. Майзель И.Л. Развитие производства вспученного перлита и изделий на его основе / Майзель И.Л., Овчаренко Е.Г. // Монтаж и спец. работы в строительстве. 1994. - № 6. - С. 30-32.

100. Мейер К. Физико-химичекая кристаллография / Пер. с нем. О.П. Никитиной; Под ред. Е.Д. Щукина, Б.Т. Сумма. М.: Металлургия, 1972. — 480 с.

101. Метёлкин И.Д. Исследование кинетики газообразования при нагревании легкоплавких глин. // Производство лёгких бетонов в западной Сибири. -Новосибирск, 1962. С. 79-85.

102. Методика (Основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений / Гос. ком. Совета Министров СССР по науке и технике. М.: Экономика, 1977. - 45 с.

103. Методика расчёта норм расхода алюмосиликатных огнеупоров на производство искусственных пористых заполнителей / НИИкерамзит. Куйбышев, 1986. — 20 с.

104. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестицион-ныхпроектов и их отбору для финансирования: № 7 12/47, 31 марта 1994 г./ Госстрой России, Министерство экономики РФ, Министерствофинансов РФ, Госкомпром России. - М, 1994. - 80 с.

105. Минералогическое и микроскопическое исследование керамзитовых глин при нагреве / G. Kromer.; НИИкерамзит. Перевод № 437. — Куйбышев, 1976.-32 с.

106. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ: Справочное руководство. -М.: Наука, 1976.-340 с.

107. Найдёнов А.П., Кабанова М.К. Исследование фазового состава и микроструктуры керамзита / Найдёнов А.П., Кабанова М.К.// Тр. НИИкерамзит. — 1970. Вып. № 4.- С. 23-39.

108. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. - 208 с.

109. Недавний О.И. Целесообразность производства керамического заполнителя на основе буровых шламов в нефтедобывающих районах / Недавний О.И., Смирнов А.Г., Машагина Э.Г. // Изв. вузов. Сер. Строительство, 1995. -№ 2. С. 74-75.

110. Новопашин А. А. Об унификации модифицирующих катионов в силикатных и алюмосиликатных системах // Тр. НИИкерамзит. 1971- Вып. № 5. -С. 94-100.

111. Новопашин А. А. Применение промышленных отходов в производстве керамзита / Новопашин А. А., Арбузова Т. Б., Коренькова С. Ф., Чумаченко

112. H. Y.II Промышленность керамических стеновых материалов и пористых заполнителей: Обзор, информ./ ВНИИЭСМ. 1987. - Вып. 3. - 40 с.

113. Новопашин A.A. Графический расчет четырехкомпонентных систем // Новое в науке и технике о цементе: Сборник ГИПРОЦемента. 1950. - № 7-8. -С. 34^0.

114. Новопашин A.A. Ионная плотность и ее влияние на свойства веществ // Тр. НИИкерамзит. 1967. - Вып. 2. - С. 85-101.

115. Новопашин A.A. Минеральная часть поволжских сланцев. Куйбышев: Куйбышев, кн. изд-во, 1973. - 120 с.

116. Новопашиным A.A. К вопросу о проектировании эффективного состава сырьевых шихт в производстве керамзита / Новопашиным A.A., Чумаченко Н. Г. // Сб. тр. ВНИИстром. 1983. - С. 90-101.

117. Новопашин A.A. Получение керамического заполнителя в бетоны с заданной плотностью / Новопашин A.A., Чумаченко Н. Г. // Результаты научно-исследовательских разработок и внедрнение их в производство: Тез. докл. обл. 40 конф. Куйбышев, 1983. - С. 65

118. Овчаренко Е.Г. Утеплители на основе вспученного перлита // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. - № 2. - С. 18-14.

119. Онацкий С. П. К вопросу формирования структуры керамзитового гравия / Онацкий С. П., Волчек Л.Л. // Тр. ВНИИстром. 1974. - Вып. № 7.- С.3.18 .

120. Онацкий С.П. Выбор и оценка глинистого сырья для производства керамзита. М.: Промстройиздат, 1957. - 20 с.

121. Онацкий С.П. Производство керамзита. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1971. - 312 с.

122. Павлов В.Ф. Физико-химические основы обжига изделий строительной керамики. М.: Стройиздат, 1976. - 240 с.

123. Павлов В.Ф. Вязкость легкоплавких глин в интервале 800 12000 // Тр. НИИстройкерамика. - 1960. - Вып. № 16. - С. 30^17.

124. Павлов В.Ф. Исследование фазовых превращений в глинах различного минералогического состава в процессе непрерывного нагрева / Павлов В.Ф., Митрохин B.C. // Тр. НИИстройкерамика. 1975. - Вып. 40 -41. - С. 204-221.

125. Петров В.П. Выбор сырья для производства керамзита, применяемого в конструктивных бетонах / Петров В.П., Глущенко JI.H. // Промышленность керамических стеновых материалов и пористых заполнителей: Техн. нформ. / ВНИИЭСМ,- 1975.-Вып. №11.- С. 11-13.

126. Петров В.П. Производство керамзитового гравия для конструктивных бетонов / Петров В.П., Кабанова М. К. // Сборник материалов всесоюзного семинара работников керамзитовой промышленности. Куйбышев, 1978 - С. 7983.

127. Петров В.П. Пористые заполнители из шлаков тепловых электростанций для однослойных стеновых панелей / Петров В.П., Коренькова С.Ф., Максимов Б.А. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. -2002.-№ 5.-С. 14-15.

128. Пиявский С.А. Численные методы принятия решений в компьютерных технологиях технического творчества в строительстве. — М.: АСВ, 1994. -190 с.

129. Пиявский С.А. Оптимизация параметров многоцелевых летательных аппаратов / Пиявский С.А., Брусов B.C., Хвилон Е.А. М.: Машиностроение, 1974.-278 с.

130. Плеханова Е.А. Твёрдый раствор муллит окись железа / Плеханова

131. Е.А., Голубова Г.А., Зюзин Н.И. // Известия Сиб. отд. АН СССР. Сер. хим. наук. 1965. -Вып. № 1.- С. 48-53.

132. Погребинский Г.М. Гранулированное пеностекло как перспективный теплоизоляционный материал / Погребинский Г.М., Искоренко Г.И., Конев В.П. // Строительные материалы 2003. - № 3. - С. 28-29.

133. Положение о порядке проведения геологоразведочных работ по этапам и стадиям (твердые полезные ископаемые) : Утв. распоряжением Мин-ва природных ресурсов РФ 05.07.99 г. № 83-Р. М., 1999. - 28с.

134. Программы для ЭВМ № 990185: Программный комплекс для оценки минерального алюмосиликатного сырья / Н.Г. Чумаченко, А.Н. Чудин. М.: РОСПАТЕНТ, 1999.

135. Производство керамзита в ФРГ // Промышленность керамических стеновых материалов и пористых заполнителей: Техн. информ. / ВНИИЭСМ. -1970. Вып. № 1.-С. 17-19.

136. Пряничников В.П. Система кремнезёма. JI.: Стройиздат, 1971. - 339с.

137. Рекомендации по применению методов математического планирования эксперимента в технологии бетона. М.: Стройиздат, 1982. - 103 с.

138. Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики. М: Стройиздат, 1974. - 380 с.

139. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента: Справоч.пособ. М.: Наука, 1971. - 192 с.

140. Столяров К.П. Введение в люминесцентный анализ неорганических веществ / Столяров К.П., Григорьев H.H. JL: Химия, 1987. - 148 с.

141. Садолова Е.Д. Пористые заполнители лёгких бетонов на основе кремнистых пород / Садолова Е.Д., Коноваленко Г. И. // Строительные материалы. 1984. - №4. - С. 30.

142. Сафонов B.C. К вопросу оценки пригодности глинистого сырья для производства керамзита по химическому составу / Сафонов B.C., Шеин В.И., Савина В.Г. // Снижение материалоёмкости и повышение долговечности строительных изделий. Киев, 1975. - С. 21-23.

143. Сафронов B.C. К вопросу оценки пригодности глинистого сырья для производства керамзита по химическому составу / Сафронов B.C., Шеин В.И., Савина В.Г. // Снижение материалоемкости и повышения долговечности строительных изделий. Киев, 1974. - С. 58-68.

144. Сборник норм и основных расходов на геологоразведочные работы (CHOP). Вып. 7: Лабораторные исследования полезных ископаемых и горных пород. - М., 1994. - 18 с.

145. Сборник сметных норм на геологоразведочные работы (ССН). Вып. 7: Лабораторные исследования полезных ископаемых и горных пород. - М., 1994.-481 с.

146. СН 509-78. Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений / Госстрой СССР. М., 1979. - 65 с.

147. Соловьева О.В. К вопросу о связи между вспучиваемостью легкоплавких глин при обжиге и их вещественным составом // Дискуссия по теории вспучивания глин при производстве керамзита: Тезисы докладов. М., 1964. -С. 41-46.

148. Тамов М. И. Моделирование кинетики вспучивания пористой керамики // Строительные материалы. 2002. - № 10. - С. 26.

149. Тамов М.И. Технология производства нового пористого керамического строительного материала // Строительные материалы. 1997. - № 11. - С. 16-18.

150. Тацки Л.Н. Активизация вспучиваемости глинистого сырья предварительно окисленной органической добавкой / Тацки Л.Н., Лохова H.A., Макарова И.А. // Строительные материалы. 1997. - № 11. - С. 24-26.

151. Титоровская В.Т. Исследование формирования структуры повышениякерамзитового гравия: Автореф. дис.на соиск. учён. степ. канд. техн. наук.; 05.23.05 Строит, материалы и изделия / МИСИ.- На правах рукописи . - М., 1968.-28 с.

152. Трибомеханическая активация вспучивающихся глин // Heinz Hoffmann: НИИкерамзит. Перевод № 547-19с -Ziege - lindystrie. - Куйбышев: ОНТИ. - 1979. - № 11.- S. 224-232.

153. Тыкочинский И.Д. Проектирование и синтез стёкол и сплавов с заданными свойствами. М.: Стройиздат, 1977. - 145 с.

154. Указания по испытанию глинистого сырья для производства керамзитового гравия и песка. 2-е изд. перераб. и доп. - Куйбышев, 1980. - 64 с.

155. ТУ 21-0284739-12-90. Сырье глинистое для производства керамзитового ' гравия, щебня и песка. Самара, 1991.-23 с.

156. Указания по технологии получения керамзитового гравия для конструктивных лёгких бетонов / НИИкерамзит. Куйбышев, 1974. - 15 с.

157. Фадеева B.C. О фазовых превращениях и структурообразовании при обжиге керамзита / Фадеева B.C., Виноградов Б.Н. // Сборник трудов ВНИИ-ЭСМ.- 1963.-Вып. №8.

158. Формирование местной сырьевой базы стройиндустрии (научное обоснование к рациональному использованию природного и техногенного сырья): Отчет по работе, выполненной в соответствии с конкурсом грантов 1993 / ГАСНТИ 67.09.02; 67.09.91.-Самара, 1993.

159. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. М.: Стройиздат, 1972. - 239 с.

160. Холл Ф. Диаграммы равновесия силикатных систем (Дополнение) / Холл Ф., Инслей Г. М.: Стройиздат, 1941. - 55 с.

161. Чудин А.Н. Использование методов оптимизации для проектирования шихты нетрадиционного состава // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 56 науч.- техн. конф./ Сам-ГАСА. Самара, 1999. - С. 45^16.

162. Чудин А.Н. Многокритериальное проектирование лёгкого заполнителя // Информационная среда вуза : Сб. ст. междунар. конф. Иваново, 1999.1. С. 144-147.

163. Чудин А.Н. Расчёт границ области оптимальных алюмосиликатных шихт для производства поризованного заполнителя с заданными свойствами // Математическое моделирование: Межвуз. сб. науч. тр. Самара, 1998. - С. 1617.

164. Чудин А.Н. Особенности программной реализации системы «Вариант» // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Материалы регион. 59-ой науч. техн. конф. / СамГАСА. -Самара, 2002. - 4.1. - С. 81-83.

165. Чудин А.Н. Использование приложения Excel в расчётах шихты для производства лёгкого заполнителя // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 55-ой науч. техн. конф. / СамГАСА. - Самара, 1998. - С. 41-42.

166. Чудин А.Н. Математическая модель процесса плавления алюмосили-катной шихты // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Материалы 61-ой регион, науч. техн. конф. / СамГАСА. - Самара, 2004,- Ч. 1. - С. 134-135.

167. Чумаченко Н. Г. Исследование промышленных отходов как компонентов шихты при производстве керамических заполнителей // Проблемы строительного производства и подготовки кадров: Тез. докл. 41 —ой науч. -техн. конф. Куйбышев, 1984 - С. 60-61.

168. Чумаченко Н.Г. Теоретическое обоснование оптимальных сырьевых смесей для производства керамзитового гравия. Деп. в ВНИИНТПИ; № 11688 //Библиографический указатель депонированных рукописей 1997.- Вып. 1.19 с.

169. Чумаченко Н.Г. Комплекс программ для оценки минерального алюмосиликатного сырья / Чумаченко Н.Г., Чудин А.Н. // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 56-ой науч. техн. конф. - Самара, 1999. - С. 80-81.

170. Чумаченко Н.Г. Компьютерная оценка минерального сырья для производства пористых заполнителей / Чумаченко Н.Г., Чудин А.Н. // Строит, материалы. 1999. - № 4 -С. 25-26.

171. Чумаченко Н.Г. Компьютерная система выбора глинистого сырья / Чумаченко Н.Г., Чудин А.Н. // Ресурсо- и энергосберегающие технологии в производстве строительных материалов: Материалы междунар. науч. техн. конф. - Новосибирск, 1997. - 4.2. - С. 46-47.

172. Чумаченко Н.Г. Поризованный алюмосиликатный заполнитель / Чумаченко Н.Г., Чудин А.Н. // Исследования в области архитектуры строительства и охраны окружающей среды: Тез. докл. 55-ой науч. техн. конф. - Самара, 1998.-С. 53-54.

173. Шабанов В.Ф. Пористый волластонит на основе шлаков металлургического производства / Шабанов В.Ф., Павлов В.Ф., Павленко Н. И. // Строительные материалы. 2002. - № 4. - С. 40-42.

174. Шаль Б. В. Влияние степени подготовки сырья на вспучиваемость и прочностные характеристики керамзита / Шаль Б. В., Уклейкин Е. Л. // Проблемы повышения прочности поритстых заполнителей: Тез.докл. Куйбышев, 1972.-С. 22-24.

175. Шаль Б.В. К вопросу о характере окислительно—восстановительных процессов при получении керамзитового гравия // Тр. НИИкерамзит. 1970. -Вып. №4.-С. 3-14.

176. Шильцина А.Д. Спекание и свойства керамики из масс с отвальной буроугольной золошлаковой смесью / Шильцина А.Д., Селиванов В.М. // Строительные материалы 2000. - №11. - С. 28-32.

177. Эйтель В. 3. Физическая химия силикатов. М.: Иностр. лит., 1962. -310 с.

178. КОМИТЕТА ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ПО САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ О внедрении комплекса компьютерных программ системы «Оценка» и «Вариант» при оценке глин Самарской области

179. При создании комплекса был применён расчётный метод, основанный на использовании известных фазовых диаграмм состояния тройных алюмосиликатных систем; и рассчитанные, путём постановки и решения

180. Ф оптимизационных задач, области существования ашомосиликатной шихты оптимального состава.

181. Выданы рекомендации по составам керамических шихт, гарантирующих выпуск керамических материалов с заданными свойствами.

182. Конкретные рекомендации по применению систем «Оценка» и «Вариант» для различных потребителей с учетом возможных проблем указаны в приложении.

183. Зам. председателя Комитета природных ресурсов по Самарской области1. Начальник отдела ^о

184. Комитета природных ресурсов-■Найденов Г1.И.по Самарской области « »ч ^.1. Ч ч. О , ,---—- .У1. Яковлев Б.И.

Похожие работы

Строительство
05.23.00