научная статья по теме ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ КИРПИЧЕЙ ИЗ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОГО ЗОЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ КИРПИЧЕЙ ИЗ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОГО ЗОЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО»

Шоева Т.Е., кандидат технических наук, зам. директора ООО «Лаборатория ТЕХНО»

Каминский Ю.Д., кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ КИРПИЧЕЙ ИЗ МЕХАНОАКТИВИРОВАННОГО ЗОЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО

Проведено исследование влияния давления прессования и гидротермальных условий обработки на структуру механоактивированных зольных кирпичей.

Ключевые слова: получение кирпичей, золошлаки, механоактивированное сырье, механическая и гидротермальная активация.

OPTIMIZATION OF PROCESSES OF RECEPTION OF BRICKS FROM MECHANOACTIVATION ASH BINDER

It is investigated of influence of pressure and hydrothermal conditions of treatment on structure of mechanoactivation ash bricks.

Keywords: brick production, ash, mechanically activated raw materials, mechanical and hydrothermal activation.

Введение

В настоящее время в России существует серьезная проблема накопления техногенных отходов топливно-энергетического комплекса. Причинами низкого использования золошла-ков являются неоднородность составов, низкая активность и длительность процесса набора прочности. Совместное использование механической и гидротермальной активации [1] позволяет решить указанные проблемы. Поэтому целью данной работы, явилось выявление оптимальных технологических режимов для производства прочного зольного кирпича из меха-ноактивированного сырья.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились на смеси, сырьевыми компонентами которой являются отвальные золошлаки Кызылской ТЭЦ [2], известь от известняка Хайыраканского месторождения (республика Тыва) и гипс Ангарского завода.

Испытание проб извести показали ее соответствие требованиям стандарта: содержание активных CaO + MgO - 92,6%; температура гашения - 92 оС; относится к 1 сорту. Химический состав гипса, мас. %: CaO - 31,25; SO3 - 44,65; H2O - 20,09; прочие - 4.

Золы имеют следующий химический состав, мас.%: SiO2 - 43.77; Al2O3 - 14.51; Fe2O3 - 9.86; CaO - 9.51; MgO - 3.45; K2O - 1.42; Na2O - 1.21; P2O5 - 0.097; TiO2 - 0.684; MnO - 0.134; BaO - 0.097; п.п.п. - 15.1. Потери при прокаливании золы увеличены, что связано с присутствием гидратированных соединений и несгоревшего топлива. По данным рентгенофазового анализа в ней присутствуют минералы: ß-кварц, магнетит, кальцит, анортит, ортоклаз и пирофиллит.

Определение морфологии поверхности материалов образцов осуществлялось на сканирующем электронном микроскопе HITACHI TM-1000. Съемка проводилась в режиме низкого вакуума, разрешение - 30 нм.

Результаты исследования и их обсуждение

Компоненты шихты, взятые в следующей пропорции (зола 74,5; известь-пушонка 18,9 и гипс 5,6), тщательно перемешивались, а затем подвергались механической активации. Акти-

вацию смеси осуществляли в центробежно-эллептической мельнице ЦЭМ-7 [3]. В результате получили механоактивированную смесь, удельная поверхность которой составляла 11 м2/г.

Зольные кирпичи готовились методом полусухого прессования. Ранее проведенные исследования показали, что оптимальная формовочная влажность смеси, в которой присутствует зола, составляет 10 - 14% [4]. В данной работе формовочную влажность приняли 12 %. Образцы готовились при давлении пресса: 12,0, 18,0 и 24,0 МПа, выдержка под давлением -10 с. Гидротермальную обработку изделий осуществляли при температурах 170 и 179 оС и избыточном давлении 0,8 и 1,0 МПа, соответственно. Режим обработки: подъем давления 2 ч, длительность изотермической выдержки - 8 ч, охлаждение автоклава происходило при естественных условиях. Результаты определения плотности и прочности при сжатии полученных образцов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Влияние давления пресса и давления автоклава на прочность и плотность

Давление пресса, МПа Давление в автоклаве, МПа

0,8 1,0

р, г/см3 Ясж, МПа р, г/см3 Ясж, МПа

12,0 1,53 18,9 1,44 20,9

18,0 1,54 21,9 1,54 21,9

24,0 1,55 23,2 1,62 35,1

Как видно из таблицы, увеличение давления прессования и давления в автоклаве способствуют увеличению плотности и прочности материала. Однако на характер изменения данных физических величин большее влияние оказывает давление в автоклаве. При давлении в автоклаве 0,8 МПа наблюдается плавный постепенный прирост плотности и прочности. Для образцов выдержанных при 1,0 МПа характерно скачкообразное увеличение данных показателей. Известно, что прочность материала определяется его структурой: размером и объемом пор, а так же их распределением. Определение пористости проводилось на установке ЛБЛР-2400 фирмы М1сготегШс8 (США) после тренировки образцов в вакууме при 150 оС. На рисунке 1 представлены графики, показывающие распределение пор по размерам у образцов, выдержанных в различных гидротермальных условиях.

Л а 120-8 — - - 180-8 - -240-8

А

\ Л

\

-г Л

\ 1 г \ \ \

ь V ч Л

ч/

а

Размер пор. Л

"1, N Н ч.

Я Л Я (Ч н Л № Тч 10 N 00 «А СО 45 О 1

Й я

Размер пор. Л

Рис.1. Характер распределения пор от давления в автоклаве: а- 0,8 МПа; б- 1,0 МПа.

Для образцов зольного кирпича выдержанных при давлении в автоклаве 0,8 МПа независимо от давления пресса наблюдается идентичный характер распределения кривой, что подтверждает плавное изменение величин физических показателей (рис.1 а). Отмечено, что наибольший объем занимают поры в образцах, полученных при меньшем давлении пресса. Для образцов, выдержанных при давлении в автоклаве 1,0 МПа наблюдается другая картина распределения пор по размерам (рис. 1б). Так, для кирпичей, полученных при давлении пресса 12,0 МПа, согласно данным рисунка 1б наибольшее количество пор имеет размер лежащий в диапазоне 509,7 - 393,2 А. Для образцов, полученных при давлении пресса 24,0 МПа характерно более равномерное распределение пор имеющих размеры 509,7 - 393,2 и 254,5 - 126,7 А. Резкое уменьшение объема занимаемый порами для образцов выдержанных при давлении в автоклаве 1,0 МПа можно объяснить большим количеством воды, поступающей к минералам смеси, чем при давлении 0,8 МПа. В результате количество гидратированных частиц смеси увеличивается, что способствует росту числа новообразований, которые, в свою очередь, заполняют поры и создают плотную структуру материала [3]. На электронных снимках показана структура поверхности кирпичей полученных при давлении пресса 24,0 МПа и выдержанных при разных гидротермальных условиях (рис. 2). Как видно из снимков для образцов выдержанных при давлении автоклава 1,0 МПа характерна более плотная структура, чем для образцов выдержанных при 0,8 МПа. На рисунке 2а отчетливо видно присутствие пор размером 5 мкм.

50 um Х1.2И 50 urn

Рис. 2. Структура поверхности образцов выдержанных давлении в автоклаве: а- 0,8 МПа; б- 1,0 МПа.

Таким образом, показано, что оптимальными условиями получения плотной структуры

кирпичей из механоактивированного вяжущего на основе золы Кызылской ТЭЦ являются

давление прессования 24,0 МПа, давление в автоклаве 1,0 МПа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Урханова Л. А., Содномов А. Э., Костромин Н. Н. Пути повышения эффективности строительных материалов на основе активированных вяжущих веществ // Строительные материалы. - 2006. - № 1. - С. 34-35.

2. Каминский Ю. Д., Шоева Т. Е., Тимошенко Е. Н. Состав и выход ценных компонентов в золах Кызыльской ТЭЦ // Естественные и технические науки. № 6. 2009. Стр. 586-594.

3. Kaminsky Yu.D., Lyakhov, N.Z. Efficiency of grinding and mechanical activation of solids in planetary ball mills // Proceedings of the International Seminar on Mineral Processing Technology - 2006. Chennai, India. Pp. 59-64.

4. Хавкин Л. М. Технология автоклавного кирпича. - М.: Стройиздат, 1982. - 382 с.

3. Волженский А. В., Буров Ю. С., Виноградов Б. Н., Гладких К. В. Бетоны и изделия из шлаковых и зольных материалов (при твердении в пропарочных камерах и автоклавах). -М.: Изд-во литературы по строительству, 1969. - 392 с.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»