close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000102042

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ЗЕМЛЯНСКИЙ Владимир Никитич
РАЗВИТИЕ Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И Х ОСНОВ К О М П Л Е К С Н О Й
УТИЛИЗАЦИИ А1-, Ti- и Fe- С И Л И К А Т Н Ы Х
Г О Р Н О П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Х И Т Е Х Н О Г Е Н Н Ы Х ОТХОДОВ
(на примере бокситовых и титановых руд Северо-Онежской
и Тиманской минерагенических провинций
Восточно-Европейской платформы)
Специальность: 25.00.16 - «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая
геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертация на соискание ученой степени
доктора технических наук
Ухта-2005
Работа
вьтолнена
в
ГУЛ
«КомиНИГТИстрой»
(г Ухта)
и
Государственном
образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ухтинский
государственный технический университет»
Научный консультант:
доктор геолого-минералогических наук, профессор Кочетков Олег Сергеевич
Официальные оппоненты.
доктор технических наук, профессор Руденко Валентина Владимировна
доктор геолого-минералогических наук, профессор Пярогов Борис Иванович
доктор геолого-минералогических наук, профессор Голдни Борис Алексеевич
Ведущая организация:
Институт геологии Коми научного центра Уральского отделения Р А Н ,
Сьпсгывкар
Защита состоится « И » ноября 2005г в 10 часов на заседании диссертационного совета
Д 212 291 01 при Ухтинском государственном техническом университете по адресу
169300, Республика Коми, г Ухта, ул Первомайская, 13
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственного
технического университета.
Автореферат разослан
« D
»
октября 2005г
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат технических наук,
профессор
яг»^...»^
Н М.Уляшева
1оо^л
llibVSS
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность Создание в ближайпше годы горнопромышленного комплекса в
Республике Коми, связанное с интенсификацией освоения рудных, нерудных и горючих
полезных ископаемых, обусловлено рядом причин' дефицитом сырья на алюминиевых и
металлургических
заводах
Ленинградской
и
Вологодской
(г Череповец)
областей
Среднего и Южного Урала; высоким содержанием ценных компонентов в рудных
месторождениях Северо-Онежской и Тиманской минерагенических провинций, их
расположением вблизи земной поверхности и возможностью разработки открытым
способом.
Проблема
комплексной
утилизации
горнопромышленных
отходов
и
техногенных образований возникает неизбежно и ее решение связано с организацией
производства современных керамических и других строительных материалов при
малоотходных
технологиях, а также
с уменьшением отрицательного
воздействия
процесса разработки месторождений на состояние окружающей среды в сложных горно­
геологических и суровых климатических условиях Европейской части России, снижением
радиационного
загрязнения
комплекагой
оценки
целенаправленности
Наличие
этого
экономической
работы,
несмотря
свидетельствует
эффективности
на
малоизученность
строительных материалов из традиционного сырья
о
и
необходимости
технологической
рыночного
спроса
Районы Европейского Севера,
географически приближенные к промышленно развитым регионам Урала, Центра и
Северо-Запада России, располагают по данным Института геологии Коми Научного
Центра УрО Р А Н на основе геологоразведочных работ уникальиьп1Ш сочетаниями
месторождений рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых.
Особого
внимания
заслуживает
ассоциация
экзогенных
алюминиевых
(бокситовых), титановых (титанмагнетнговых) и железных (железомарганцевых) руд по
времени формирования, связанньк с девонско-камеиноугольными тропическими и
субтропическими
переотложения
платформы
корами
вьшетривания
латеритного
типа
и
продуктами
их
Они имели широкое распространение на всей территории Русской
Автономное
сосредоточение
данных
скоплений
обуславливает
необходимость решения проблемы разработки и развития технологий их комплексного
освоения, включая: 1) использование минерального сырья нерудных месторождений, 2)
утилизацию горнопромышленных и техногенных отходов.
О А О «СУАЛ-ходдннг» (г Москва), планируя построить в Республике Коми к 2010
году
глиноземно-алюминиевый
комплекс,
предусматривает
поэтапное
расширение
добычи боксигов на СТБР (г Ухта) с 1,0 до 6,0 млн.т в год. Некондиционные бокситы с
кремниевым модулем менее 4-х, а также попутные породы бокситовых руд с модулем
менее 2-х, содержание которых в общих запасах составляет 30-40%, будут направлять в
отвалы карьера и складировать с частичной рекультивацией нарунгенных земель
Аналогично этому не утилизируются попутные породы СОБРа Архангельской области и
другие отходы из-за отсутствия стимулирующего экономического механизма
Впервые
Ленинградской
в
мировой
области
практике
освоено
на
Пикалевском
совместное
глиноземном
производство
глинозема,
комбинате
соды
и
портландцемента из апатито-нефелиновых пород с утилизацией нефелинового шлама
Вскрьппные (вмещаю[цие) породы рул и техногенные массивы ( Т М ) складируются
в специалып.1х отвалах объемами в сотни млн м'-наЛ1МК_ОАО<<Норильский никель»,
горно-металлургических производствах О А О ««Апв
А п Ш ¥ » , Н Х { ( | | в ( ^ д ^ № ю й Сибири и
БИБЛИОТЕКА
Саян Создание горнопромьппленных и горно-химических комплексов на Северо-Востоке
России может стимулировать развитие других направлений по переработке полезных
ископаемых
Тимаиской
минерагенической
провинции,
как
основы
получения
дополнительных источников минерального сырья Это отмечено в резолюции седьмого
( X X V i n ) Уральского горнопромьппленного съезда, проходившего в 2002 году в г Ухте
В
связи с вышеизложенным, тема данной диссертационной работы является
актуальной и направлена на разработку и развитие технологических основ комплексной
утилизации А1-, Ti- и Fe- силикатных горнопромышленных отходов.
Связь
темы
диссертации
с
государственными
и
корпоративными
программами. Работа выполнялась в соответствии с госбюджетными программами
научно-исследовательских
работ
различного
уровня:
координационными
планами
Главного научно-технического управления, приказом Министра №408 от 28 10 1986г и
целевой программой 4.1 «Новые
материалы» Миннефтегазстроя СССР, ВНИИСТа,
ВНИИПКспецстройконструкция ( М ■ 1989г.), координационным планом Н И Р по проблеме
«Технология
производства
(НРТОкерамзит,
искусственных
Главархангельскстрой
фундаментальных
научных
пористых
заполнителей»
Минпромстроя
исследований
на
СССР,
период
на
1986-90гг
1987г),
1997-98
программой
гг,
принятой
Министерством строительства, коммунального хозяйства и энергетики Республики Коми,
хозяйственными договорами с промышленными предприятиями (Главкомигазнефтестрой,
тресты
Надымгазжилстрой,
Нефтекамскжилстрой
МНГС,
Главархангельскстрой
Минпромстрой СССР и др., 1989-2002г.г.).
11елью работы является развитие технологических основ комплексной утилизации
А1-, Ti- и Fe - силикатных горнопромьппленных и техногенных отходов для производства
строительных материалов с принципиально новыми повьппенными показателями свойств
Для достижения указанной цели поставлен и решен комплекс следующих задач:
•
проведены
экспериментально-теоретические
исследования
но
повышению
прочности поризованного керамического заполнителя путем активного технологического
воздействия на физико-химические процессы регулирования толщины поверхностной
оболочки зерна, совместного влияния кристаллизующихся минералов на фазовый состав
силикатного
расплава за счет утилизации в алюмосиликатном
глинистом сырье
алюминий-, титан-, железо- и магнийсиликатных горнопромьппленных отходов в виде
вмещающих пород бокситовых и титановых руд, шлаков от производства ферросплавов с
использованием методов математической статистики и моделирования,
•
с учетом выявленных негативных технологических
предложен
и
усовершенсгвован
акустический
метод
эффектов
прошводства
исследования
кинетики
высокотемпературных деструктивных процессов в материалах,
•
проведена
экспериментальная
оценка
и
выявлен
положительный
эффект
возможности получения в современных обжиговых агрегатах высокопрочного и легкого
пористого заполнителя фракций 5
установлены
научно
обоснованные
вспучивании
минерального
сырья
10 и
10
20 мм для цементных бетонов и
принципы структуро- и
и
техногенных
опудриванием полуфабриката глинозем- и
фазообразования при
образований,
в
том
числе
с
кварцсодержащим компонентами для
расширения интервала вспучивания глин, сланцев и снижения температуры обжига;
•
разработана и изучена технология производства и свойства искусственного
алюмосиликатного
материала,
например,
керамзитового
песка
в
виде
полых
высокодисперсных микросфер повьппенной и умеренной жесткости с модулем упругости
0,1...0,8-10''МПа, как демпфирующего компонента в легкие бетоны и строительные
растворы; проведен сравнительный анализ и определены области технологического
применения проектных составов бетонной смеси и условий твердения конструкционного
легкого бетона классов ВЗО. .В50 и вьопв, с изготовлением конструкций в опытнопромышленных условиях;
•
экспериментально установлены технологические параметры процесса производства
строительной керамики из некондиционного
сырья, содержащего карбонатные
и
кварцевые включения, способом полусухого прессования распылительного порошка со
скоростными режимами сушки и обжига, в том числе лицевого кирпича объемного
окрашивания хромофорными горнопромышленными отходами, содержащими TiOa, РегОз;
выявлена принципиальная возможность производства минеральных волокон и плавленых
изделий из отсевов дробления магнийсодержащих пород;
•
на
базе
проведенных
исследований
установлена
технико-экономическая
эффективность производства и применения пористых заполнителей для конструкционных
легких
бетонов, строительной
и
лицевой
керамики с
комплексной утилизацией
горнопромьппленных и техногенных отходов,
•
рассмотрены вопросы экологически безопасного развития регаонов Европейского
Северо-Востока
России,
промышленной
апробации
и
внедрения
предлагаемых
ресурсосберегающих технологий в современном строительстве, учитывая создание
глиноземно-алюминиевого комплекса в Республике Коми
Н а у ч н а я новизна проведенных теоретических и экспериментальных исследований
развития комплексной утилизации А1-, Ti- и Fe- силикатных горнопромьппленных и
техногенных
отходов
от
разработки
рудных и
нерудных
полезных
ископаемых
заключается в следующем:
•
впервые теоретически объяснены и эксперименгально подтверждены научно-
прикладные параметры составов
и пути активного технологического воздействия
(термоподготовки в интервале температур 450-650°С, дисперсности и агрегатного
состояния) попутных пород осадочных и ла1еритных бокситов низкого кремниевого
модуля (АЬОз Si02=2
4,5), высокожелезистых аллитов, сиаллитов и ферросиаллитов на
основе гидратов глинозема, шлаков от производства ферросплавов на повышение
содержания в шихте и }в1ектическом расплаве бинарных силикатных систем АЬОч-8102,
AbOs-TiOa, Ti02-Si02, ТЮг-РсО, MgO-Si02 при создании нового вида искусственного
заполнителя с повышенным модулем упругости (жесткостью) поверхностной оболочки
то;шцшой 2
•
3 мм;
доказано,
что
введение
в
глинистую
породу
порошкообразных
горнопромьппленных отходов и жидких техногенных образований при вспучивании в
условиях низкотемпературного синтеза при температурах 1100-1250°С способствует
кристаллизации в корундовой матрице (а-А120з) за счет процесса муллитнзации
каркасосоставляющих
новообразований
легкоплавких
эвтектик,
включающих
синтетический муллит, корунд, алюмомагнезиальную шпинель, гематит, магнетит, рутил,
волластонит, силлиманит;
•
методом дискретного акустического анализа подтверждено, что резкое охлаждение
приводит к возникновению интенсивной деструкции микроструктуры, отрицательно
влияющей на физико-технические свойства вспученных и обжиговых керамических
материалов; исходя из этого, предложено трехстадийное охлаждение заполнителей, в том
числе в интервале температур 900 .. SSO'C со скоростью 8... 10''C/мин;
•
выявлена взаимосвязь репептурно-временных факторов с режимом термоудара при
техническом синтезе - обжиге полуфабриката на современных тепловых агрегатах, в том
числе
их
опудривания
глиноземсо держащим
компонентом
(ас
№
1066967),
выступающим в роли центров кристаллизации и химических обменных реакций с
образованием силикатных систем разного фазового состава;
•
разработаны ранее неизвестные теоретические закономерности и эксперимен­
тальные данные по утилизации
вмещающей породы бокситовых
магнийсодержащего
туфа
базальтового
в качестве компонента
руд - железо-
для
производства
заполнителей по а с № 1193142, обеспечивающего в силикатном расплаве систем Si02 АЬОз - КгО и SiOz - АЬО^ - СаО (+MgO) повьппение содержания оксидов К и M g для
образования легкоплавких эвтектик
с кремнеземом и глиноземом при вспучивании,
способствующих росту прочности и химической стойкости;
•
впервые установлена возможность использования титановых руд Ярегского
месторождения,
представленных
нефтесодержащими
девонскими
лейкоксеновыми
песчаниками в качестве минеральной добавки для изготовления пористого заполнителя по
ас
№
1588722 Лейкоксея, как полиминеральный агрегат, представляюпий собой
непрочные зерна игольчатого рутила и анатаза, при всп^-чивании и спекании полностью
превращается в рутил Ti02, титаиомагнетит РегОз • Т1О2 и ульвошпинель
2FeO • Ti02,
кристаллы которых упрочняют стеклофазу и межпоровые перегородки, резко повьппая
прочность и морозостойкость; определено улучшение пластифицирующих и сушильных
свойств керамической шихты, интенсификация окислительно-восстановительных реакций
между оргатгаескими и железистыми компонентами, способствующими превращению
Fe*' в Ре*^ и образованию ряда легкоплавких эвтектик за счет использования техногенпьЬс
отходов нефтеперерабатывающего и целлюлозно-бумажного производств
отгона при
окислении нефтяного битума по а с Х»1296538, черного сульфатного щелока по а.с Хг
620455 и активного ила по а с Хо1065378;
•
установлены экспериментально-аналитические зависимости
структурно-механи­
ческих свойств (прсУчности при сжатии, модуля упругости, коэффициента Пуассона) от
толщины оболочки заполнителя на основе горнопромьпиленных отходов Для гранул,
статистически обработанных с кажущейся плотностью в пределах 0,7
упругости (жесткость) зерна достигает 0,4
3,5
5,0-10''МПа при коэффициенте Пуассона 0,28
песчаного раствора он составляет 0,13
1,3 г/см' модуль
1,210'' МПа, а поверхностной оболочки
0,33 В то же время для цементно-
0,22 Это подтверждает гипотезу всестороннего
объемного обжатия заполнителя в нагруженном конструкционном легком бетоне классов
ВЗО
•
В50 и выше при сцеплении на контакте с цементным камнем;
вьмвлена возможность
применения шликерной подготовки некондиционного
глинистого сырья, засоренного карбонатными и кварцевыми включениями, для получегам
распылительного порошка в виде полых микросфер, полусухого прессовашм, скоростных
режимов сушки и обжига при производстве керамического строительного и лицевого
кирпича обьемного окрашивания, изучены структура, фазовый состав и свойства лицевого
кирпича обьемного окрашивания
Достоверность
результатов
работы
обеспечена
использованием
комплекса
надежных и апробированных современных теоретических и экспериментальных физико-
химических и физико-механических методов изучения структуры и свойств строительных
материалов и изделий на основе горнопромышленных отходов с применением ДТА, Р Ф А,
ртутной порометрии, адсорбдии красителей из раствора, дискретного акустического
анализа, кристаллооптики, электротензометрии, сканирующего электронного микроскопа
JSM-6400 фирмы «Jeob> (Япония) и рентгеноспектрального микрозондового анализа,
экспресс-оценки
радиоактивности
строительных
материалов
с
использованием
бокситовых пород для определения класса опасности и др Экспериментальные работы
проведены в лабораторных и опьггно-промьппленных условиях с
использованием
аппаратуры С Ф В Н И И С Т , ВНИИСтром им П П Будникова, М И С И им В В.Куйбьппева,
НИИПромстрой (г Уфа), института химии А Н Литовской ССР, НИИКерамзит, Института
геологии К Н Ц УрО Р А Н
Исходньгм природным и техногенным сырьем являлись
представительные лабораторно-технологнческие и полузаводские пробы месторождений
глин, попутных пород бокситовых руд СОБР, С Т Б Р и др
"Экспериментальные результаты обработаны методами математической статистики,
используя математическое планирование и Э В М для моделирования в рамках активного
воздействия
технологических
температурно-временных
параметров
на
физико-
технические свойства заполнителя, а также для сравнения результатов с даттыми,
полученными другими авторами и опубликованными в технической литературе
По
данным внедрения составлены акты, подтверждающие примеры выполнения испытаний
на опытных предприятиях пористых заполнителей
Прашическое значение. Комплексное обобщение полученных результатов на
основе выявленных взаимосвязей способствует решению научной проблемы утилизации
горнопромьшшенных
отходов
для
создания
технологий
получения
строительных
материалов и изделий повышенной эффективности по а с №>Г»313813, 406813, 439484,
446487, 551306, 602455, 697456, 1065378, 1066967, 1188131, 1296538 Теоретические
положетшя, заложенные в работу, количественные зависимости и численные значения
характеристик, определяющих их использование, создают практическую основу для
ресурсосберегаю1ЩК технологий Результаты исследований по разработке «Технология
гфоизводства керамзитового и керамического гравия с использованием бокситовых
пород» совместно с С П К Б
НИИКерамзит были представлены на Международной
выставке «Стройиндустрия-87» (г Москва) Экспонат «Свая-опора под газопровод из
керамзитобетона марки 500» демонстрировался в павильоне «Газовая промьппленность»
на В Д Н Х СССР и был удостоен бронзовой медали Разработанные «Рекомендации по
технологии производства высокопрочного и легкого керамзитового гравия» ( В Н И И С Т )
использованы институтом «Гипростром» (г Москва) при составлении проекта опытнопромышленного цеха по производству высокопрочного гравия мо1Щ10стью 50 тыс м'
в
год в г Ухте Приоритет инженерно-технических задач подтвержден 15 авт свид СССР
Предложены
практические
рекомендации
для
рагпюнального
внедрения
в
производство конструкционных легких бетонов, стеновой керамики, теплоизоляции для
ряда предприятий северных регионов России с использованием горнопромьппленных
отходов, которые могут быть представлены согласно «Отраслевому уровню внедрения
результатов научных исследований»
Реализация работы в промышленности. Результаты выполненных исследований
были реализованы в технологической части технико-экономического обоснования (ТЭО)
проектов строительства и реконструкции предприятий, включающей технологические
s
параметры термообработки полуфабриката для получения плотной оболочки заполнителя
толщиной до 3мм На основе высокопрочного заполнителя подобраны составы легких
бетонов классов В35
В50 и изготовлены опьггно-промьпяленные партии изделий
Результаты исследований по использованию попутных пород бокситовых руд
Северо-Онежского
рудника
Архангельской
области
в
качестве
минеральной
и
опудривающей добавок включены в рабочий проект I очереди керамзитового завода в г
Котласе, выполненным
в
СПКБ
НИИКерамзит (г
Куйбьппев) и введенным в
эксплуатавдпо в 1990 г (а с Х ° 1066967), а также в подготовленный технический проект
ТТ-й очереди - опытно-промьппленного цеха высокопрочного гравия В соответствии с
вьптолнением задания 4 1 1 2Т1 целевой программы Миннефтегазстроя СССР «Новые
материалью совместно с НИИКерамзит разработаны технологические
проектов технического перевооружения Ц К Г Бельгопского (г
регламенты для
Ухта), Надымского,
Нефтекамского, Оренбургского, Сургутского и Урайского заводов Ж Б И
Технический проект опытно-промышленной кишейерной линии со скоростными
режимами сушки и обжига кирпича полусухого прессования использован институтом
Летпвпростром
при
проектировании
«Опьггно-промышлетшого
цеха-автомата
строительного кирпича по шликсрной технологии мощностью 30 млн шт в год» в г Ухте
Результаты рабогы используются с 1992 г в учебном процессе У Г Т У для подаотовки
инженеров по специальностям «Производство Сфоительных изделий и конструкций»,
«Промьиилешюе и гражданское строительство» и «Прикладная геохимия, петрология,
минералогия»
Освовные защищаемые положения:
1. Создание в
пределах
бокситоносных
минерагенических
провинций единых
технологических основ комплексной утилизации А1-, Ti- и Fe - сшшкатных горно­
промышленных
минеральных
отходов
для
получения
керамических
и
других
строительных материалов, приобретающих особые прочностные свойства из природного
сырья, слагаемого, преимущественно, глинистыми, гидрооксидными и
оксидными
М1шералами
2
Исследование глиноземисто-глииистых, кварц-лейкоксеновых и железомагниевых
горнопромьппленных отходов, техногенных образований в виде ферросплавных шлаков
металлургии, побочных продуктов нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной
промьппленности,
как
катализаторов
направленной
кристаллизации
в
пределах
силикатных систем с получением новых технологических продуктов и источников сырья
3
Обоснование усоверщенствованного методологического комплекса лабораторного
акустического
анализа для оценки кинетики высокотемпературных
деструктивных
процессов в материалах при обжиге и охлаждении с исследованием их состава и свойств
4
Разработка
технологического
процесса,
позволяющею
выпуска! ь
полые
алюмосиликатпые микросферы с высокой удельной поверхностью в виде умеренно
жесткого
демпфирующего
механических
компонента,
характеристик
жесткой
выявление
зависимостей
поверхностной
оболочки
структурно-
высокопроч1Юго
заполнителя легкого бетона, в том числе при сцеплении с цементным камнем
5
Разработка
и
развитие
шлнкерного
способа
подготовки
нековдиционного
глинистого сырья в виде попутных силикатных и алюмосиликатных пород на титан-.
алюмо- и железорудных месторождениях, имеющих многосторонние пути применения, с
получением распылительного порошка, полусухим прессованием и скоростным режимом
обжига строительного и лицевого кирпича объемного окрашивания хромофорными
горнопромышленными отходами; поисковые исследования возмоткности получения
минеральных волокон и плавленых годелий из магнийсодержащих отсевов дробления
Вклад автора в разработку проблемы. Автору принадлежат иаз'чная постановка
задач теоретических и экспериментальных исследований; создание математических
зависимостей
процесса
формирования
структуры
технологических параметров производства,
и
свойств
материалов
от
выполняемых на установках с разными
обжиговыми агрегатами Обобщение результатов исследовагшй, разработка технических
заданий на опьггно-проиышленное производство и апробацию изделий с утилизацией
горнопромьппленных
отходов,
произведено
под
научным
руководством
и
при
непосредственном участии автора как ответственного исполнителя
При разработке «Промышленного производства высокопрочного керамзитово! о
гравия
из
глинистого
сырья
с
бокситовыми
координационного Совета по проблеме
породами»
автор
являлся
членом
«Технология производства искусственных
пористых заполнителей на 1986-1990 г г » и награжден за монографию Дипломом
Лауреата премии Правительства Республики Коми имени П А
Сорокина в области
со1;иалы1ых и гуманитарных наук 2004г (Постановление от 19 07 2004г , № 1 1 6 )
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и
обсуждены
на
ряде
международных
конференций,
семинаров,
технологических
совещаниях, в том числе: V Конференции молодых ученых и специалистов Прибалтики и
БССР по проблемам стройматериалов (г. Минск, 1972 г.). Всесоюзной конференции
«Легкие бетоны на искусственных и естественных порисгых заполни 1елях Дальнего
Востока» (г
Владивосток, 1972 г ) ; 9-й Всесоюзной конференции по электронной
микроскопии (г
Тбилиси, 1973 г.); Коми республиканской научной конференции
Ухтинского индустриального института (г Ухта, Коми областной совет НТО, 1973 г );
Школы-семинаров «Индустриализация строительства наземных объектов нефтяной и
газовой промышлешюсти на В Д Н Х СССР (г Москва, 1983 г, г Саратов, 1984 г ) .
Научной конференции, посвященной 115 годовщине со дня рождения В И Ленина (г
Сьпоъшкар, 1985 г ) . Международной научно-технической конференции «Современные
проблемы строительного материаловедения» (г Самара, С Г А С А , 1995 г ) ; Региональной
научной конференции «Природные ресурсы ценфальньгч районов Республики Коми (г
Ухта, У И И , 1995 г.); Научно-практической конференции «Мир - основа социального
прогресса» (г Сыктьшкар, 1996 г.); Научно-практической конференции «Проблемы М1фа
сегодня' Роль Республики Коми в устойчивом развитии Россию) (г Сьгетывкар, 1997 г.);
Международной научно-технической конференции «Резервы производства строительных
материалов» (г Барнаул, 1997 г ) , I V Международной научно-практической конференции
«Вопросы планировки и застройки
городов (г Пенза, 1997 г.), 2-й Международной
конференции «Город в Заполярье и окружающая среда. Серия: Экологически безопасное
развитие арктических территорий» (г Ухта, 1997 г ) ; 16-й межвузовской студенческой
научно-технической конференции (г. Самара, С Г А С А , 1997 г.); Научно-технической
конференции
памяти
Г В Рассохина
конференции-семинаре им Д Г
(г.Ухта,
УИИ,
1998
г);
Международной
Успенского ((Проблемы освоения Тимано-Печорской
10
нефтегазоносной провинции» (г Ухта, У И И , 1998 г ) ; V международной конференции (г
Череповец, Ч Т У , 2002 г ); заседаниях координационного Совета по проблеме «Технология
производства искусственных пористых заполнителей» (НИИКерамзит, г
Куйбьппев,
1985-1989 г г ) ; ТП-ей Международной конференции «Город в Заполярье и окружающая
среда» (г
Воркута, 2003г); УПТ Международной научно-технической конференции
«Проблемы строительного комплекса России» (Уфа; У Г Н Т У , 2004); У Ш Академических
Чтений Р А А С Н
«Современное
состояние и
перспектива развития
строительного
материаловедения» (Самара, СГАСУ, 2004г), X съезде Российского Минералогического
обшества Р А Н (Санкт - Петербург, СПБГУ, 2004.); X V Российском совещании по
экспериментальной минералогии (г Сьпстьшкар, И Г К Н Ц УрО Р А Н , 2005г); Научнотехнических Советах М Н Г С
б
СССР, Технических управлений главков, трестов;
заседании кафедр М и П Т и П Г С У Г Т У (г Ухта, 2004г) и научном семинаре (Ухта,
2005г).
Результаты работы экспонировались на В Д Н Х
СССР
(бронзовая медаль)
и
Международной выставке «Стройиндустрия - 87» ( М :Виешиздат -1987)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 94 печатные работы,
включая одну монографию Новизна технических решений подтверждена 15 авторскими
свидетельствами на изобретения
Сгруюура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав,
заключения, библиографического списка и приложений
содержит 33! стр
Общий объем диссертации
машинописного текста, в том числе 74 рисунка и 92 таблицы.
Библиография включает 481 наименований, 25 приложений (акты вьшуска опытных
партий, технические задания на проектирование, расчеты экономического эффекта)
Автор
выражает
искреннюю
благодарность
Заслуженному
Республики Башкортостан, Заслуженному строителю Р Ф , д т
Бабкову, Академику М А Н Э Б , д т н , профессору В И
деятелю
науки
н , профессору В В
Калашникову и Член-кор Р И А ,
д.т и , профессору В В. Прокофьевой за технические советы и помощь при работе над
диссертацией.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В о введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи,
показана научная новизна и практическая ценность диссертации, перечислены результаты
теоретических и экспериментальных исследований с утилизацией горнопромьплленных
отходов, приведены данные апробации работы, связанные с экологическими проблемами
потребления энергоресурсов в строительстве
В первой главе проведен анализ состояния и перспектив развития технологических
основ комплексной утилизагши А1-. Ti- и Fe - силикатных горнопромышлечных отходов
Отмечается, что их использоварше при изучении опубликованных отечественных и
зарубежных литературных дагалк в области технологии производства строительных
материалов из легкоплавкого сырья и промышлен1п.1х отходов с целью рассмотрения
основ проектирования безотходной технологии не имеет единой общепризнанной теории
в строительной индустрии Производство промьппленной продукции при сущеС1вующих
технологиях переработки минерального сырья приводит к образованию отходов, которые
ввиду отсутствия эффективных технологических процессов размещаются па родственных
объектах и в отвалах объединяясь пол названием «горнопромышленные отходы»
11
Рассмотрена
минерально-сырьевая
горнодобывающих
хромитовых,
отраслей,
марганцевых
и
включая
база,
обеспечивающая
месторождения
др. руд.
Отходы
развитие
бокситовых,
горнорудного
и
титановьрс,
обогатительного
производств по своим физико-химическим и техническим свойствам могут
быть
надежной сырьевой базой для практического получения различных видов изделий
строительной
керамики, теплоизоляции, каменного
литья и
бетонов. Они
часто
обогащены алюминий-, железо- и магнийсодержащими минералами Это подчеркивает
теоретическое и практическое значение комплексного использования техногенного сырья
в
геотехнологиях,
Б.А.Голдиным,
И И.Мазур,
научно
обоснованное
А.А.Новопашиным,
НГ.Чумаченко
Ю.М.Баженовым,
А В Долгоревым, В Б Зверевым,
и др
Б А Онищенко,
Аналогично
ГГ П Будниковым,
С.Ф Кореньковой, Б Н.Ласкориным,
В В Спасибожко,
Е С Тумановой,
этому рассмотрен вопрос утилизации
отходов
обогащения горных пород, содержащих силикаты магния, что изучено в работах
П И.Боженова, О П.Мчедлова-Петросяна
и В В Прокофьевой. Их широкое освоение
ожидается в ближайшее время и проблемы изучения только намечаются.
Технологическая и экспериментальная минералогия, как научное направление,
сформировалась благодаря трудам ученых-геологов и геохимиков В Н.Анфилогова,
В.З.Блесковского,
Г.Р.Колонина,
А.Н.Вершинина,
Б.М.Корюкина,
А И.Гинзбурга,
О Л Кускова,
В.А.Жарикова,
Б И Пирогова,
В.М Изоитко,
В.И.Ревнивцева,
Н Ф Челшцева, Н П.Юшкина Они подчеркивают важность изучения свойств минералов и
горных пород, а также утилизацию горнопромышленных отходов для создания новых
технологических процессов
Исследования по сертификации минерального сьфья и
техногенных массивов горнопромьппленных предприятий Урала проведены А Г Талалай
и F Ф Цыгиным в Уральской государственной горно-геологической академии
Приведен аналитический обзор проблем развития безотходных технологий в
производстве строительных материалов Показано, что во второй половине 20-го столетия
в передовых странах мира осуществляется использование высокопрочного легкого бетона
с прочностью на сжатие 50
повышению
долговечности
150 МПа Это способствует снижению материалоемкости и
конструкций
зданий,
сооружений
конструкциями из обычного тяжелого бетона классов В15
по
сравнению
с
ВЗО Высокопрочные легкие
бетоны появились в Великобритании, С Ш А , Норвегии, Ф Р Г , Финляндии для высотных
зданий, мостовых конструкций, нефтяных морских платформ с прочностью 40 .70 МПа.
Новый европейский стандарт EN206 «Бетонь») отмечает максимальный класс тяжелого
бетона-С115, легкого - С50 (62,5 МПа) или С80 (прочность кубов размером 15x15x15 см
- 100 МПа). В России бетоны высокой прочности используются недостаточно Средние
показатели прочности при сжатии вдвое ниже, чем в С Ш А , и на 30 ..40 % ниже, чем в
странах Западной Европы
Для строительства зданий и сооружений максимальная
прочность используемого бетона согласно СНиП 2 03 01-84 соответствует классу В60
ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые» устанавливает максимальный класс
бетона В80 ( M l 000), Г О С Т 25820-2000 «Бетоны легкие» - класс В40
Исследования по получению конструющонного легкого бетона, изучению его
свойств и возможности применения в нефтегазопромысловом, гидротехническом и
дорожном строительстве, изготовлении корпусов морских судов для службы в суровых
условиях Арктики проводили многие ученые России, в том числе
И.Н Ахвердов,
12
В.В.Бабков, Ю.М Баженов, В.Г.Батраков, О.Я.Берг, ПИ.Боженов, Г.АБужевич,
ЮМ.Бутг, А.И.Ваганов, А.А.Гвоздев, Г.И.Горчаков, В.С.Грызлов, В.Г.Довжик,
И Г.Иванов-Дятлов, С.М.Ицкович, М.А.Корнев, Ф.М.Комар, П.Г.Комохов, Б.А.Крылов,
А А Кудрявцев,
О.В Кунцевич,
Л А Малинина,
Э.Е Меламед,
В А Невский,
Л П.Орентлихер,
А Ф.Полак, Н А Попов, И Е,Путляев, И А Рыбьев, А.В Саталкин,
В П Селяев, М 3 Симонов, Б Г Скрамтаев, В И.Соломатов, Е М Чернышев, А Е Шейкин,
М П Элинзон и другие Теоретическим предпосылкам возможности получения легких
бетонов класса ВЗО посвящены работы М.З.Симонова, установившего, что зерна
заполнителей в бетоне играют роль микронасосов, отсасывающих влагу из бетона.
Исследованию роли керамзита в формировании прочности керамзитобетона кл ВЗО В35
посвящены работы А.И.Ваганова и его школы, выявившего основы теории прочности
керамзитобетона. Значительный обьем работ по теории деформативности зерен
заполнителя для конструктивного
керамзитобетона выполнили И А Иванов,
В И.Калашников и Н И.Макридин Исследования структурно-механических свойств
керамзитобетона при сжатии, доказываюпще всестороннее обжатие заполнителя в
цементной матрице и рекомендующие его применение с прочной оболочкой, проведены
Л.С.Пивень и В.Э.Лейрих.
Одним из перспективных путей решения проблемы структурообразования и физикохимических свойств конструкционных легких бетонов является направление, связанное с
совершенствованием норового пространства за счет введения дисперсных добавок и
компонентов пониженной жесткости разнообразной природы - вспученного и дробленого
керамзитового песка, вспученных перлита и вермикулита, полистирола и дробленой
резины, исследовашм которых вьшолнены в работах Л Ф Полака, В В Бабкова,
П Г Комохова, М Б Давлетшина, В Н Мохова Их демпфирующее действие обеспечивает
оптимизацию статической прочности, морозо- и трещиностойкости.
За рубежом производят пористые заполнители с прочностью 6. . 8 МПа из глинистых
сланцев (США), пластичных глин, зол ТЭЦ и доменных шлаков в Великобритании,
Италии, Финляндии, ФРГ, Японии для конструкционных легких бетонов с прочностью
при сжатии до 60. 70 МПа при средней плотности 1700 ..1800 кг/м' Упрочняющие
добавки на основе глиноземных, титаномагнетитовых, мар1анцевых инфедиенюв, как
горнопромышленных отходов, в составе шихт практически не применяются
Автор исследований показывает, что искусственные заполнители, производимые по
известным технологиям, могут обеспечить равноценную замену каменных материалов
при изготовлении бетонов классов В25 . ВЗО, однако прочность при сдавливании в
цилиндре в 6-7 МПа недостаточна для этих целей. Систематических исследований по
утилизации горнопромьппленных отходов не производилось, что не позволяет наметить
тенденцию в их развитии и выявить наиболее перспективную технологию, включая
возможность использования красного шлама в производстве строительных материалов
На основании проведенного анализа литературных источников и в соответствии с
поставленной целью сформулированы основные задачи настоящего исследования
Вторая глава посвящена рассмотрению и обоснованию комплексной утилизации
А1-, Ti- и Fe- силикатных горнопромышленных и техногенных отходов в качестве новых
видов минеральных и органоминеральных компонентов в сырьевые смеси для произ-
13
водства изделий строительной и технической керамики, пористых заполнителей, вяжущих
веществ и теплоизоляционных материалов; методикам экспериментальных исследований
Территории Республики К о м и
и восточных районов Архангельской
обладают сложным геологическим строением
Северо-восточная
часть
Приуральского
Русской
краевого
платформы
прогиба
области
Важнейшими структурами являются
Уральской
Проявление
складчатой
мощных
области
и
разновозрастных
метаморфических, тектонических и магматических процессов определили формирование
на этой территории комплекса полезных ископаемых разного возраста и генезиса
В
области Печорской синеглизы, западном Притиманье и части Предуральского прогиба
выделяются рудные и нерудные проявления, приуроченные к отложениям осадочного
чехла' каменный уголь, нефть, горючие сланцы, торф, содоносные и цеолитовые
новообразования В 60-70 годы X X
века на Среднем и Южном Тимане открьпы и
разведаны девонские латеритные бокситовые руды и титан-редкоземельные россыпи
Попутные
породы
разнообразны
перекрывающего
Они
представлены
и
подстилающего
легкоплавкими
и
литокомплексов
тугоплавкими
весьма
глинистыми
пелитолитами, низкомодульными бокситами, аллитами, сиаллитами на основе водных
алюмосиликатов, некондиционными вмещающими бокситами и излившимися базальтами,
диабазами, туфами.
Разобраны
комплексной
горнопромышленные
утилизации,
технологической
а
переработки
отходы
также
-
остатки
техногенные
вторичного
сырья
сырья,
образования,
черной
и
пригодные
как
для
результат
цветной металлургии,
горнодобывающих предприятий, тепловой энергетики, нефте- и деревообработки на
Севере России и Среднем Урале согласно ГОСТ 25916-83
«Ресурсы материальные
вторичные» при обеспечении экологической безопас1юсти регионов Для определения
областей применения техногенного
сырья П И
Боженов
предложил их химико-
технологическую характеристику с использованием коэффициента основности силикатов
Гидратные формы оксида алюмшшя содержатся в рудоносных толщах, например,
Иксинского (Архангельская обл ) месторождения бокситов Оксид алюминия образует три
формы гидратов- трехводный оксид-гидраргиллит AlaO^-SHzO и две формы одноводного
оксида-бемит и диаспор, имеющие формулу А^ОуНгО
Боксит - это горная порода, в
минеральном отношении состоящая из всех видов гидратов глинозема в переменном
количестве при большем содержании гидраргиллита и бсмита в отношении А120з8102>4
Попутная бокситовая порода - тго вскрышная (вмещающая) горная порода, аналогичная
по
минеральному
составу
и условиям
образования
промышленным кондициям на алюминиевую руду
К
бокситу,
но не
отвечающая
ней относят аллит, сиаллит,
ферросиаллит При нагреванрга происходит необратимый переход из одной формы в
другую по схемеАЬОз-ЗНгО^ бемит АЬОз-ПгО 490^550V у AJ^QS '<"' '202°_С
->
« АЬОз
->
гидраргнллит
корунд
Классификация исследуемых горнопромьппленных отходов для прогнозирования
производства строительных материалов на Севере России представлена в табл 1
Приведены резулыа1ы исследований осадочных глинистых пород Бельгопского и
Сюзъельского
(г
Ухта),
Локосовского
(Тюменская
обл),
Котласского
(Казарма,
14
Архангельская обл), шунгитсодержащего сланца Нигозерского (Карелия) месторождений,
отличаюпшхся химико-минеральным составом, физико-механическими и керамическими
свойствами, которые влияют на вспучивание и спекание
По степени вспучивания
бельгопская, сюзъельская и котласская глины являются средне-, а локосовская глина и
шунгитсодержапшй сланец - слабовспучивающимися глинистыми породами
Первоначально в качестве минеральной добавки в сырьевой смеси использована
бокситовая руда Южного Тимана с кремниевым модулем, равным 3,4 Она представляет
собой осадочную, аргиллитоподобную породу светло-серого цвета и содержит в своем
составе бемит, гидраргиллит, каолинит, хлорит, оксиды железа В дальнейшем были
использованы
латеритные
высокожелезистые
бокситы
Вежаю-Ворьпсвияского
месторождения Среднего Тимана Р К , бокситовые породы СОБРа Архангельской области
Боксит
Вежаю-Ворыквинского
месторождения
представляет
собой
прочную,
ожелезненную породу темно-вишневого цвета с гнездами хлорита, каолинита и гематита
Бокситовые руды Иксинского месторождения содержат камнеподобную породу светлорозового и вишневого тонов за счет оксидов железа Комплексный дифференциальнотермический и рентгенофазовый анализы показывают, что они состоят из бемита с
примесью каолинита, а попутные породы - из каолинита с примесью бемита и
гидраргиллита, гематита и гидроксидов железа
По содержанию
преобладающего
глинообразуюшего минерала попутные бокситовые породы (аллиты, сиаллиты) СОБРа
относят к группе каолинитовых породообразующих минералов Следует отметить, что
при переработке латеритных бокситов на 1 т технического глинозема будет получено 1,8 т
красного шлама, направляемого в шламоотстойпики
Он состой г из тонкой смеси
силикатов, гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроферритов, каолинита, кварца. Это
определяв г возможный состав изделий на его основе, керамики, вяжущих веществ
В третьей главе приведены результаты и анализ экспериментальных исследований
технологических параметров получения керамического гравия с целью определения
производственных
прочности
с
режимов,
привлечением
обеспечивающих
метода
выпуск
математического
заполнителя
планирования
повышенной
эксперимента
Исследовано влияние активного технологического воздействия в процессе изготовления
на кажущуюся плотность и прочность при сжатии фавия следующих факторов степени
измельчения глинистой породы; вида, количества и степени измельчения минеральной
добавки, размера и режима термической обработки сырцовых гранул, роли газовой среды
в печи обжига; оптимальных режимов охлаждения
С целью получения прочного керамического гравия,
пористых заполнителей и
снижения температуры вспучивания за счет получения расплава эвтектического состава
при более низких температурах были изучены известные тройные алюмосиликатные и
двойные
силикатные
фазовые диаграммы, включающие
разнообразные
сочетания
оксидов, присутствующих в глинах, в том числе щелочей Установлено, что тщательная
обработка глинистого сырья и содержащихся в нем крупнозернистых включений
способствуют
его гомогенизации,
получению
однородной
структуры
заполнителя
высокой прочности Для достижения мелкозакристаллизованной структуры межпоровых
перегородок заполнителя предложены сырьевые смеси, включающие
глинистые и попутные бокситовые породы с кремниевым модулем 2,5
4,0
легкоплавкие
15
Таблица 1
Классификация и области применения горнопромышленных и техногенных отходов
;1ля прогнозирования производства строительных материалов па Севере России
Промышленные отходы
Понугные продукты производства
Подразделение отходов по физикохимическим свойствам и агрегатному
состоянию
Подразделение техногенного сырья
технологического процесса
;-
X
Силикатное, содержащие силикаты
щелочноземельных элементов (базальт,
диабаз, габбро, туф); карбонатное (отсевы
дробления известняка, доломита, мергеля);
сульфатное, содержащее гипс и его отходы;
гидрооксидные - содержащие гидрооксид
алюминия (красный бокситовый шлам);
твердые остатки при добыче в карьере
бокситовых, титшювых и марганцевых руд
Республики Коми
Твердые: отходы горнодобывающего
и металлургических,
деревообрабатывающих,
угледобьгаающих производств,
горелых пород терриконов шахт.
Жидкие; отходы органических и
неорганических веществ НПЗ и ЦБК:
мазут, нефтешлам, отгон окисления
нефтебитума; осадки сточных вод:
активный ил, гидролизный лигнин,
черный щелок
Е
Природное сырье с утилизацией отходов для заполнителей, керамики и минволокон
X
Низкотемпературный обжиг:
Технический синтез
Высокотемпературный обжиг: плавление
вспучивание, спекание
1
Корректирующие добавки в
шихту пористого заполнителя,
строительной и лицевой
керамики
t
*
1
Магнийсодержащие
добавки: аллит.
сиа^тлит, каолин.
асбест
технический
силикаты в составе
магматических горных
пород: базальт, диабаз,
диорит, туф базальтовый
^
Железосодержа­
щие добавки
1 линоземсо держащие l y i оплавкие
и огнеупорные добавки
i
Природные
гидраты
глинозема:
бокситы с
кремниевы
м модулем
''
Аллит,
глинозем-
'
■
СИ£шлит.
ферросиаллиг.
глинистые
образования
с кремневым
модулем
<1,0
1'
Шлаки от
ферроспла­
4
1 итансодержащие
добавки
'г
Битуминоз­
ный
ва на
песчаник;
основе
отходы
ферро­
флотации
хрома;
TiOj
ферросили­
(кварцевый
АЬОз:
Si02=2...4
ций
песок)
Керамзит, аглопорит, шунггоит, керамический лицевой кирпич, плитка.
огнеупоры
содержащие
породы с
кремниевым
модулем
1...2
I
Опудривающие
iг
Изделия:
минераль­
ные
волокна,
каменное
литье.
компози­
ты
16
Последние изменяют их химический состав таким образом, что на диаграмме
плавкости систем Si02 - AI2O3 - FeO, Si02 - CaO - FeO и А)20з - Si02 рекомендуемые
составы попадают в области крутого наклона поверхности первичной кристализации
минерала муллита (ЗА120з128!02) при температуре плавления 1205±5°С, что видно из
рис.1. Синтез муллита происходит при обжиге гидрослюдист ьгх или каолинитовых глин,
содержащих минерал каолинит (А120з28Ю22Н20), начиная с 1100°. Одновременно с
муллитом,
как
а-кристобалит,
продукты
жидкостной
реакции,
кристаллизуются
волластонит и комплекс шпинелей состава
вюстит
FeO,
( M g , Fe)lAl204, а при
температуре 1200°С и выше - корунд. Их наличие способствует увеличению прочности и
морозостойкости заполнителя.
юом
Jt4
MTA'^ar
entSiSt
imtiB,
uosts'Pomnim
ima A
x;
8ec%
Рис. 1 . Расположение составов сырьевых смесей на трехкомпонентной диаграмме
плавкости систем S i O , - А 1 , 0 , -
FeO (Я.Шерер, 1942г.) и S i O j - СаО - FeO: 1 - Бель-
гопская глина - 100 мас.%; 2 - Белы опекая глина: боксит (90:10мас.%); 3 - l o же,
(80:20мас.%)
1^^^/
''Шт&
20%
1200Т
1250''С
Рис. 2. Сгруктура заполнителя из бельгопской глины с различным количеством
бокситов Южного Тимана.
Для изучения влияния АЬОз на процесс муллитообразования в легкоплавких глинах
рассмотрено местоположение составов на диаграмме плавкости системы согласно закону
Рауля и правила «рычага». С целью улучшения условий вспучивания целесообразно
17
вводить в состав сырьевой смеси железосодержащие компоненты, к которым относят
высокожелезистые попутные породы и бокситовые руды, содержащие РсгСЬ до 25 мае %
Уместно отметить, что титан- и железосодержащие муллиты, включающие примеси
оксида железа и двуокиси титана, идентичны силлиманиту, сходному с муллитом При
введении боксита в шихту температура вспучивания и поризации
заполнителя
повышается Это объясняется тем, что увеличение количества муллита в расплаве по мере
продвижения от равновесной линии вглубь области его кристаллизации на тройной
диаграмме способствует повышению вязкости расплава согласно рис 1 Таким образом,
выбор критериев для оценки использования техногенных отходов обуславливает синтез в
кристаллической решетке новообразований с высокой энергетической активностью и
физико-химическими особенностями строения структуры гравия из бельгопской глины и
боксита Южного Тимана с кремниевым модулем 3,4 согласно рис 2
На основе
маложелезистых бокситов Среднего Тимана в институте химии Коми научного центра
У Р О Р А Н (г Сыктывкар) Б.А.Голдин, Б Н Дудкин и Ю И Рябков выполнили исследования
по
получению
керамического
композиционного
материала,
удовлетворяющего
требованиям корундовой керамики
Состав и морфология образцов заполнителя и строительной керамики после
термообработки исследована с помощью сканирующего электронного микроскопа .1SM 6400 фирмы «Jeol» (Япония) и рентгеноспектрального микрозондового анализа Фазовый
состав материала поверхностной оболочки зерна представлен техногенньПкга корундом,
муллитом, гематитом, магнетитом, шпинелями
содержанием титан-железосодержащей
фазы
fMg,Fe)Al204 и др
При
с
небольшим
этом, дая бокситов различного
кремниевого модуля и титановых руд реализуется процесс инверсии по диаграммам
состояния бинарных систем ЗЮг - AI2O3, S1O2 - ТЮз, ТЮг - АЬОэ согласно данным
Н Боуэна и И Грейга (1924), Н А Торопова и Ф Я Галахова (1951), Ш Арамаки и Р.Роя
(1963), Р Риккера и Ф Гюммеля (1951), В Эйтеля (1968), Н И Щепочкиной (1958)
Сочетание оксидов определяется составом легкоплавких пород и соотношением
основных
компонентов
Исходя
из полученных
данных, муллит,
имея
формулу
3Al203-2Si02, в первую очередь дотжеп быть характерен, как главный реакционный
продукт для низкомодульных, а корунд - высокомодульных бокситов
Проявление
муллита при наличии исходных более глиноземистых глинистьк порол з'величивается с
добавлением в сырьевые смеси добавок или содержанием примесей в виде оксидов Fe и
М п до массовой доли 10% В результате их взаимодействия повьппается механическая
прочность, термическая и химическая устойчивости керамических и композициотшых
материалов Их микроструктура армирована зернами корунда размером 20
скоплениями муллита в виде иголок и призм размером 1
замкнутых
и
сообщающихся
пор
Методом
40 мкм,
5 мкм, большим количеством
микрозондового
анализа
установлен
химический состав криста 1лической фазы, представленный в табл 2 На рис. 3 приведено
электронно-микроскопическое
изображение
поверхности
образца
В
результате
исследований установлено, что за счет введения боксита с массовой долей 10
путем термической обработки сырцовых
кажущейся плотностью зерен 1,3
пределах 25
15 %
гранул получен керамический гравий с
1,6 г/см' и максимальной прочностью при сжатии в
30 МПа, в то время как прочность заполнителя из шихты без минеральной
добавки составила 8.. 14 М П а
18
Таблица 2
Химический состав кристаллических новообразований в оболочке зерна
Фазовый состав
новообразований,
формирующихся в
керамической системе
Содержание оксидов, мае %
8Ю2
AI2O3 ТЮг
РегОз
СаО MgO К20
1. Муллит на границе
алюмосиликатной фазы
6,3
29,2
0,2
1,7
0,4
0,44
2. Шпинель (Mg, Fe)
AI2O4 и микрозерна
гематита
5,96
8,6
0,17
23,6
0,06
3. Силикат бария на
границе межпоровых
перегородок
18,1
9,76
0,05
1,87
0,93
СГ203
ZnO
0,7
0,11
-
0,01
0,38
0,1
1,0
1,0
0,04
4, Микрозерна гематита,
магнетита и
титаномагнетита
15,98
15,3
0,03
4,6
0,8
0,31
0,78
0,10
5,71
3,31
2,04
24,0
1,03
2,58
0,14
0,40
-
5. Муллит в расплаве
межпоровых
перегородок
7,91
27,3
0,66
1,03
0,31
0,67
0,63
0,15
-
6 Пластинчатые
микрокрии а1тлы корунда 0,40
размером менее! мкм
38,7
0,08
1,66
0,7
0,1
0,03
0,04
-
7. Смесь щпинелей в
матрице. (Mg, Fe) AI2O4
4,4
9,13
12,7
8,87
0,1
1,15
0,3
0,34
-
8 Ульвошпинель
TiFe204,
0,28
13,68
0,16
7,05
0,03
0,61
0,01
17,96
0,08
9 Цинкохромиг7,пСг204
0,01
2,11
0,25
10,24
0,02
0.33
0,06
26,1
0,57
Далт,нейтес
увеличение
содержания
боксита
не приводит
повышению прочности при обеспечении данной плотности зерна
к
существенному
Эти результаты
показывают, что оптимальная степень измельчения добавки для достижения указанной
прочности при сжатии находится в пределах 700,0
применения - с удельной поверхностью 500,0
В
800,0 M^/KI , а для производственного
600,0 м^/кг
результате статистической обработки экспериментатьных данных получены
корреляционные зависимости, удовлетворительно описывающие взаимосвязь количества
бокситов с прочностью и кажущейся плотностью гравия при коэффициенте корреляции,
равном 11=0,74 Эта взаимосвязь выражена уравнениями
- для образцов из бельгопской глины
Ксж=33,5ук - 28,6 (1)
- для образцов из бельгопской глины и бокситов состава 85 15 мае % Ксж=42ук - 40,0 (2)
где К с ж - прочность при сжатии, МПа; у^ - кажущаяся плотность, г/см^
Затем использованы латеритные высокожелезистые бокситы и их попутные породы
(аллит, сиаллит) с низким кремниевым модулем Вежаю-Ворыквииского месторождения
Характер нарушения целостности структуры и образования микролефеюов в процессе
термической обработки, в том числе охлаждения, то есть степени деструкции, исследован
19
с помощью метода дискретного акустического анализа, предложенного Ю М Баженовым,
М И.Хигерович и А . П Меркиным
кварц
муллит
Рис. 3. Микроструктура
корунд
керамики алюмосиликатного состава, технически
синтезированного, а - высокопрочный заполнитель при температуре поризации 1200''С
(изображение в упругорассеянных электронах);
б - кристаллы гематита, кварца и
муллита в стеклофазе; в - пористый песок в виде полых микросфер бейделлит гидрослюдистого состава, г - микрокристаллы муллита и корунда размером менее 1 мкм
в стеклофазе застывшего алюмосиликатного расплава лицевого кирпича.
Усовершенствованная установка регистрирует на фотобумаге количество актов
деструкции материала, режим термической обработки в °С и метки времени с помощью
шлейфового осциллографа Н-700 При охлаждении керамзитового гравия, являющегося
неотъемлемой частью продукции соответствующего производства, в
поверхностных и
внутренних слоях возникают остаточные термоупругие напряжения, влияющие на
физико-механические свойства Учитывая тот факт, что заполнитель содержит в своем
составе до 75
размягчения
80 % стеклофазы, рекомендуется определять температурный интервал
стекла
и
его
«конечные
точки»
Для
бельгопской
глины
на
дилатометрической кривой термического расширения стеклофазы, снятой на кварцевом
дилатометре системы Ульбрихта при скорости подъема температуры в печи 3°С/мин,
20
температура размягчения образца находится в пределах 880
хрупкости - 580
890°С, а температура
590°С согласно рис 4 Коэффициент термического расширения гранулы
с оболочкой составляет при W O ' C - 54,3*10"', ядра - 59,3*10'' мкм Анализируя данные по
высокотемпературной
деструкции
керамического
заполнителя,
охлажденного
по
различньш режимам, следует отметить, что наибольшее количество актов деструкции
наблюдается при охлаждении на воздухе в интервале температур 800
560°С, т е при
переходе стеклофазы из вязкого (упруго-пластического) в хрупкое состояние за счет
полиморфных превращений а-кварца и а-кристобалита с увеличением в объеме на
1,5 .2,0%
Это
следует
из
результатов
обработки
кривых
суммарной
деструкции,
представленных на рис 5 При охлаждении образца в данном температурном интервале
по рекомендуемому нами режиму № 5 со скоростью
6
количество актов деструкции составляло 4500 единиц, т е
10 °С/мин, максимальное
15
20 % от количества
импульсов, относящихся к охлаждению образцов на воздухе по режиму № 2 (22000
единиц) Рассматривая кинетику деструкции гравия из бельгопской глины с бокситом,
следует отметить, что при его охлаждении по режиму № 5 максимальное количество актов
деструкции в интервале 650
бОО'С составляет 2500 единиц, т е
около 30 %
по
сравнению с охлаждением на воздухе (8700 единиц), указывая па то, что в присутствии
минеральной добавки при оптимальном режиме охлаждения обеспечиваются наилучшие
условия для кристаллизации расплава
1
>Х1
'
L
4мf'
д ''
/
э 20
1
г
о
К
а
j
/■'
^
1
•а
КС т
{/
т
4
Л
/\
SK
1»
и
1\
и
§15
i
Я
1 <jl
I2W 1100 1000 900
IJ г '
^
800
700
Tewieparypa.
600
^
С
Рис.5. Кинетика высокотемпературной
и» т ''•га.тм м'^'ет кто та
Темпемгчра С
деструкции заполнителя
Рис. 4. Кривые расширения стекломассы заполнителя
(—) 1- гранула с поверхностной оболочкой,
(—) 2- ячеистая часть 1ранулы
Наибольшие внутренние микронапряжения возникают за счет модификационных
превращений а-кварца в образцах, режо охлажденных на воздухе
величина достигает 70. 90 МПа для оболочки и 30
Их абсолютная
40МПа для ядра гранулы
Результаты определения дефектности структуры гранул заполнителя фракций
10
20 мм из бельгопской глины в сочетании с прочностными показателями при
оптимальном режиме охлаждения включаю! э гапы
• во вращающейся печи в интервале температур от 1200 до 900°С в течение 5
7 мин ,
21
• в полностью футерованном барабанном холодильнике в интервале температур от 900
до SSO'C со скоростью 8. 10'С/мин.;
• от 550 до ТО'С со скоростью 50. бО'С/мин в любом промышленном холодильнике
Формирование
структуры
и
качественного
фазового
состава
керамического
заполнителя изучали с помощью петрографического анализа на прозрачных шлифах под
поляризационным микроскопом МИН-8 при увеличении 50, 100, 200, 300 и 480"
параллельно с определением развития процесса порообразования
При нагревании
сырцовой гранулы из бельгопской глины наблюдается ее усадка, резко выраженная в
процессе сушки Она связана с образованием усадочш>1Х трещин В ней также возникает
большое количество крупных (0,08 ..0,4 мм) и единичных средних (0,02
неровными извилистыми стенками
0,05 мм) пор с
Образование крупных пор связано с удалением
свободной и части физически связанной воды при темпера1уре 450
500''С, а мелких пор
- с удалением части гидроксильной воды и дегидратацией глинистых минералов
Петрографический анализ гранул, нагретых до 600 С, указывает на «шжение свето- и
двупреломления
количестве в
глинистых
минералов
Каолинит,
находящийся в
преобладающем
составе глинистой породы, изменен в разной степени
процессами
аморфизации, сохраняя отдельные чешуйки Листочки гидрослюды также претерпели
изменения в разной степени Количество органических примесей в породе заметно
уменьшилось.
С
подъемом
температуры
до
800
900°С
наблюдается
некоторое
увеличение усадочных средних пор размером от 0,01 до 0,05 мм, расположенных в
поверхностном слое Наблюдается резкое изменение фазового состава заполнителя с
аморфизацией глинистых минералов за счет разрушения их кристаллической решетки С
подъемом температуры до 1000°С как в наружной, так и в центральной зоне, наблюдается
черное изотропное глинистое вещество со значительным количеством
измененных
листочков гидрослюды, а также псевдоморфоз гематита во внешнем слое В обломочном
материале изменения не обнаружены В то же время в образцах, нагретых до температуры
выше ЮОО'С, высота пиков кварца (4,2, 3,36, 2,28, 2,12, 1,87, 1,54 А ) снижается, указывая
на уменьшение его количества Он частично растворяется в образовавшемся силикатном
расплаве с оплавлением поверхности зерна.
В грануле, подвергнутой поризации при 1180
1200 °С, наружный слой оболочки
толщиной 2-3 мм содержит нацело аморфизованное глинистое вещество с игловидными
листочками измененной гидрослюды, обломками зерен кварца и рутила, мелкими (до 0,03
мм) вкраплениями гематита
Центральная часть сложена темно-серой поризованной
стеклообразной массой, в межпоровых перегородках которой наблюдаются мелкие
включения магнетита размером 0,07-0,02 мм, зерна муллита, шпинели, рутила, кварца
С помощью количественного рентгенофазового анализа установлено, что в гранулах
из бельгопской глины содержание кварца в ядре уменьшается с 38,6 до 18,5%
Аналогичная картина наблюдается в образцах с 15
20% боксита Наличие шпинели
составляет 3 % с ее увеличигаем до 5% в образцах, содержащих бокситы. В них при
температуре обжига 1100
1180°С обнаружено большее количество муллита ( 1 5 % в ядре
и 11 % в оболочке), чем в исходных образцах, где бокситы отсутствуют, особенно при
замедленном охлаждении
интервале 1100
Методом ртутной порометрии выявлено, что в температурном
IISO^C при переходе из твердого в пиропластическое состояние с
накоплением жидкой фазы наблюдается резкое снижение количества
мелких пор
22
(радиусом менее 0,1 мкм) при росте средних пор с радиусом 0,1 ..10 мкм. Количество пор
кругшее 10 мкм, находящихся в ячеистой части гранулы, составляет незначительную
величину При размягчении происходит вьщеление умеренного количества газообразньк
продуетов, что приводит к поризащ1и материала во внутренней части, а не к его
вспучиванию Результаты определения суммарной пористости и распределение пор
по
радиусам представлены в табл 3
Для
вьмвления
роли
температурно-временных
факторов,
влияющих
на
технологические свойства керамического заполнителя (кажущаяся плотность ук, толщина
оболочки b и прочность при сжатии Rc«), был применен метод планирования полного
факторного эксперимента с учетом температуры (Ti) и времени (ti) термоподготовки,
температуры
(Тг)
и времени (tj)
обжига-поризации
эксперимента
и
вспомогательное
программное
Используя
обеспечение,
метод
активного
удалось
получить
математическую модель, описывающую изучаемый процесс. При фиксации
факторов
времени на базовом уровне уравнения регрессии для бельгопской глины имели
окончательный вид'
•
для диапазона температур термоподготовки 470°С - 530°С
Ук= -0,04275-7', -0,0173 Гг +0,0000367 Г, Г^ +21,36
(3)
Rc«= -0,52625■ Г, -0,19725• Т^ + 0,000475 Т,-Т^+ 229,34125
й = -0,21625Г, -0,0910833Г2 +0,0001917-7'| -Т, +104,08375
•
(4)
(5)
для диапазона температур термоподготовки 540°С + 640°С
у , =-0,0029 7'2+4,8475
(6)
Rc« =-0,03075 • Г^ + 50,8
й =-0,00925 Г,+14,01
(7)
(8)
Аналогичные результаты получены при использовании композиции, содержащей
бельгопскую глину и бокситы в соотношении 85.15 мас.%:
•
для диапазона температур термоподготовки 540°С - 640°С
Ук = -0,0037752 • 7-2 + 5,885115
(9)
Ь = -0,00925 Г^ +13,92
(10)
Ксж = 1,15609375 • T^ + 0,5295 Т^ - 0,00094375 • Г, • 7\ - 630,8475
Из анализа уравнений 3-11 следует, что увеличение температуры термоподготовки
приводит к повышению кажущейся плотности, толщины оболочки и, соответственно,
прочности при сжатии за счет интенсивного удаления органических примесей из
глинистой породы Это позволяет отметить, что для интерпретации экспериментальных
данных возможно плагшрование 1-го порядка при коэффициенте корреляции ц =0,75
0,8
Полученные результаты устанавливают оптимальные пределы варьирования входных
факторов, которые уточнены на опытно-промышленной вращающейся печи
В
четвертой главе выполнены лабораторно-технологические исследования по
получению пористых заполнителей путем термической обработки исходных шихт на
обжиговых агрегатах вращающейся печи, агломераци01гаой машине, печи кипящего слоя
с твердым теплоносителем и аэрофонтанной установке с режимом термоудара При
установлении оптимальных параметров производства аглопоритового гравия методом
агломерации были использованы бельгопская глина, минеральная добавка - боксит и
каменный уголь Из указанных компонентов составляли сырьевую смесь по а с № 439484
Аглопоритовый гравий характеризовался значениями показателей механических свойств
насыпная плотность фракции 10
цилиндре, М П а - 3,4
20 мм, кг/м' - 710, прочность при сдавливании в
(11
23
Таблица 3
Изменение открытой пористости, распределения пор по размерам в заполнителе
Наименование
сырья и
соотношение
компонентов
в смеси,
Teiimeратура
нагре­
вания
гранул,
"С
Кажу­
щаяся
плот­
ность,
г/см'
Бельгопская
глина, 100
105
1,71
0,134
Тоже
600
1,67
0,131
То же
900
1,57
0,272
25,2
Тоже
1000
1,66
0,161
22,3
1,14
Тоже
1100
1,55
0,184
32,3
2,81
Тоже
1150
1,42
0,237
34,0
1,18
Тоже
1180
1,30
0,36
40,1
Глина' боксит
(85 15)
1230
1,47
0,162
32,3
мае %
Возможность
легкоплавких
Распределение пор по радиусам и их
объем. Доля пор, %
Общий Откры­
объем
тая
пор,
порис­
тость,
см'/г
Средние (0,5 0,0001 мм)
Мелкие (0,00010,000004 мм)
5-10
мкм
10-1
мкм
1-0,1
мкм
0,1- 0,01- <0,004
0,01 0,004 мкм
мкм мкм
25,0
7,45
2,41
32,6
47,4
6,35
3,6
27,0
1,88
1,4
18,1
70,9
5,03
3,7
1,12 1 4,32 45,6
13,8
28,1
7,0
0,41
78,8
9,92
0,57
9,2
29,1
51,5
2,67
2,17
11,6
57,1
26,2
1,89
8,47
5,4
13,2
16,9
54,5
13,8
-
1,5
19,2
12,8
41,1
23,8
2,12
1,0
%
получения
алюмосиликатных
высокопрочного
глинистых
керамического
пород
бьша
заполнителя
проверена
в
из
поисковом
направлении на печи кипящего слоя с твердым теплоносителем опытного завода
ВНИИСтром
им П П Будникова. По результатам поисковых исследований получен в
слабо восстановительной газовой среде печи кипящего слоя керамический гравий с
насыпной плотностью 600 . 700 кг/м' и прочностью при сдавливании в цилиндре 3,7
4,0
МПа (повышенной по сравнению с прочностью для керамзитового гравия)
На
опытной
Минэнерго
аэрофонтанной установке АФУ-15
б СССР
проведены
испытания
института
глинистого
«Оргэнергострой»
сырья
Сюзъельского
месторождения (г Ухта) по получению мелкозернистого керамзитового гравия фракции
5
10
мм
марки
400
с
разработкой
технологической
инструкции
на опытно-
промышленное производство в ССО «Коминефтегазстрой» Миннефтегазстроя СССР В
качестве тугоплавкой минеральной добавки и опудривающего материала по а. с №
1066967 для повышения прочности использованы бокситы и попутные бокситовые
породы (аллиты, сиаллиты) Северо-Онежскою рудника. При обжиге в печи создается
а»рофонтанный слой и повторная рециркуляция гранул, обеспечивающие их интенсивный
переход в пиропластическое состояние и вспучивание с режимом термоудара
В
результате испытаний получен однородный по форме керамзитовый гравий с насыпной
плотностью марки 400 первой категории качества Перечисленные рекогносцировочные
исследования
установили возможность производства заполнителей в современных
тепловых агрегатах с более высоким КПД по сравнению с вращающимися печами
24
Для расширения
Республике
Коми
сьфьевой базы производства
исследованы
различные
строительных
горнопромышленные
материалов
отходы,
в
включая
попутные породы, техногенные образования нефтеперерабатывающей и целлюлознобумажной промьшшенности как пластифицирующие и вспучивающие добавки. В о
вскрыше месторождений высокожелезистых бокситов Вежаю-Ворыквинской группы
расположены магматические вулканогенные образования- базальты, базальтовые туфы,
мощность толщ которых достигает 50 . 70 м Из-за низкой механической прочности и
большой степени размягчения, применение туфов для производства щебня, облицовочных
изделий невозможно Поэтому проведены их исследования как сырья для производства
пористых заполнителей и керамических материалов В состав мелкого пирокластического
материала железо-магнийсодержащего туфа входят- плагиоклаз, обломки вулканического
стекла, акцессорные минералы - магнетит, циркон, ильменит, лейкоксен, сфен
По
данным ДТА и рентгенофазового анализа основными минералами, слагающими его,
являются
монтмориллонит
и
хлорит,
в
связи
с
чем
он
относится
к
группе
монтмориллонитового сырья Для получения керамзитового гравия были подготовлены
сырьевые смеси, включающие туф базальтовый фракции менее 0,25 мм, глинистое сырье
и органическую добавку-мазут по а с X» 1193142 Порошок туфа базальтового позволяет
интенсифицировать
процесс,
снизить
температуру
начала
вспучивания
глины
и
расширить температурный интервал за счет имеющегося в нем вулканического стекла,
хлорита и оксида калия Этим обеспечивается наличие в силикатном расплаве системы
S1O2 - АЬОз - КгО и Si02 - AI2O3 - MgO оксидов калия и магния, образующих легкоплавкие
эвтектики
Содержащиеся
акцессорные минералы взаимодействуют при высоких
температурах с другими минералами легкоплавких глин, способствуя возникновению
муллита, алюмомагнезиальной шпинели, гематита, магнетита, полевых шпатов, рутила, акристобалита Использование базальтового
туфа позволяет расширить температурный
интервал вспучивания сьфьевой смеси на 20
30°С, улучшрггь показатели физико-
технических свойств путем снижения насыпной плотности на 25
30 % при сохранении
прочности и повышения щелочестойкости керамзитового фавия и песка на 15
20 %
Ярегское нефтетитановое месторождение представляет собой древнюю морскую
россьшь лейкоксеновых песчаников среднедевонского возраста, насьпценную нефтью и
расположенную на глубине 200
300м Вещественный состав титановых руд - лейкоксен-
кварцевый и сидерит-лейкоксен-кварцевый полиминеральные агрегаты, включая зерна
рутила и анатаза Содержание Т1О2 в руде составляет, в среднем 10,5%, в лейкоксене 65%
С
целью
повышения
прочности
керамзита
исследовано
глинистое
сырье
Сюзьельского месторождения (гУхта), причем сырьевая смесь содержала по а с
№1588722 88. 95 м а с % глины и в качестве битуминозной породы - 5. .12 мас.%
титансодержащею песчаника При температурах процесса вспучивания апатаз лсйкокссна
переходит в рутил ТЮг, игольчатые кристаллы которого, распределяясь в стеклофазе,
приводят к ее упрочнению, образуя комплексные крсмнийтитанагы, гиганома1нети1
Ti02-Fe203 и ульвошпинель TiFe204
Автором разработала сырьевая смесь для производства пористого заполнителя,
включающая
отход нефтеперерабатывающего
окислении битума по а с
№1296538
способствующую улучшению
производства
-
кислый
отгон
при
Он представляет собой стойкую эмульсию,
пластифицирующих и сушильных свойств
Добавка,
адсорбируясь па твердой межфачовой поверхносги и понижая натяжение за счет
25
адсорбционного
взаимодействия
и
высокой
гидрофильности,
вытесняет
воду
из
микрокапилляров Это способствует получению более плотных сырцовых гранул согласно
процессу
коагуляционного
структурообразования,
рассмотренного
в
работах
П А Ребиндера, Б А Дерягина, С ТТ Ничипоренко и В И Калашникова
Кислый отгон
сохраняет
Окислительно-
углеводороды
с температурой кипения до 400
450°С
восстановительные реакции сдвигаются в область более высоких температур, способствуя
образованию мелкопористой структуры При этом имеет место снижение насыпной
плотности заполнителя на 10-15%, повышение коэффициента конструктивного качества в
1,5 . 2 раза и утилизация отходов НПЗ
Установлено влияние железосодержащих
компонентов металлургических продуктов на вспучиваемость легкоплавких глин за счет
введения в состав сырьевой смеси порошка ферросплава, например ферросилиция
(силицида железа FeSi2) по а с №697456 Это позволяет связать в железистые соединения
свободный кремнезем за счет образования легкоплавких эвтектик переменного состава в
области ко1ггакта глинистых минералов и пород, содержащих оксиды Fe,Ca и M g Они,
активно реагируя с другими оксидами, оказывают сильное флюсующее действие в
диаграммах плавкости Si02-CaO-FeO и Si02-CaO-Na20, образуя железосодержащие
системы с оптимальными параметрами размягчения расплава Микрокристаллы шпинели
(Mg, Fc)-Al204 и муллита повьппают прочность межпоровых перегородок ячеистой части
зерна
Рассмотрена
роль
опудривания
сырцовых
гранул
заполнителя
глиноземсодержащим компонентом - тонкомолотыми аллитами, сиаллитами или их
смесью по а с №1066967 с целью расширения интервала вспучивания, повышения
температуры
обжига
и снижения
насьшной
плотности
Рентгенофазовый
анализ
фиксирует состав жесткой оболочки зерна за счет тугоплавких минералов Результаты
исследований с опудриванием на опыте эксплуатации в 1992г керамзитового завода в г
Котласе
показывают
целесообразность
применения
аналогичных
вскрышных
и
вмещающих пород на реконструируемых и вновь возводимых мини-заводах мощностью
30
50 тыс м/год при условии эффективной эксплуатации глиноземно-алюминиевого
промышленного комплекса
В
пятой главе рассмотрена технология производства мелкого искусственного
заполнителя
различного
гранулометрического
и физико-химического
состава
для
формирования необходимой активности из-за большой поверхностной энергии полых
микросфер малых размеров при получении легких бетонов со слитной структурой Полые
микросферы фракций 150
удельной
поверхности
600 мкм и aiperaTbi из них размером до 2,5мм (с площадью
в
А С Ладинского), получены
пределах
10,0
12,0м^/кг,
подсчргганной
по
формуле
за счет процесса гравитационного полета распыляемого
глиняного шликера с подсушкой капель суспензии в зоне высоких температур топливного
факела печного агрегата, например, короткой вращающейся печи На заводе института
«Гипроцемент» (г
Ленинград) выпущена опыпгая партия полых алюмосиликатных
микросфер из легкоплавкой глины бейделлит-гидрослюдистого минерального состава
Резульгаты испытаний приведены в табл 4 Из нее следует, что как отдельные фракции
керамзитово! о песка, так и их смесь соответствуют требованиям ГОСТ 9757-90.
Сравнительные данные испытаний дисперсного минерального наполнителя, активно
взаимодействующего
с
портландцементом
при раннем
формировании
начальной
прочности бетона, позволяют получить для класса В15(М200) среднюю плотность
1630кг/м', т е на 12-15% ниже по сравнению с тяжелым бетоном на кварцевом песке.
26
равной
1800. 1900кг/м'
За
счет
этого
в
процессе
твердения
проявляются
структурирующие свойства, повьппающие прочность и адгезионные свойства цементного
камня и снижающие теплопроводность бетона. Керамзитовый песок в виде полых
алюмосиликатных микросфер представлен на рис 6. Химический и рентгенофазовый
анализы определяют новообразования, формирующиеся в силикатном расплаве на уровне
микросферы, которые гюказаны в табл 2 и па рис 3
Таблица 4
Показатели физико-технических свойств керамзитового песка
Свойсша
I [асыпная п ло i ность,
Гранулометрический состав порошка с размером
Смесь
01 верстий, мм
фракций
5,0-2,5
2,5-1,2
705,0
717,0
780,0
804,0
860,0
925,0
841,0
3,3
3,6
5,4
10,2
7,7
-
11,2
2,20
2,23
2,37
2 39
2,23
2,23
2,31
9,5
8,0
15,0
15,0
32,0
20,0
-
-
-
-
-
-
0,3
кг/мЗ
Предел прочности при
1,2-0,63 0,63-0,31 0,31-0,15 <0,15
сжатии, Мпа
Кажущаяся плотность,
г/смЗ
Содержание фракций,
% гю массе
Герчосюйкость, потеря
массы при 500°С, %
Технологические параметры, установленные методом математического модели­
рования,
использованы
для
получения
на основе
местной легкоплавкой
глины
Бельгопского месторождения (г Ухта) и бокситовых пород СОБРа в количестве 15 мас.%
опытной партии керамического заполнителя с прочностью в 3,5
для
рядового
керамзитового
гравия
из
аналогичного
4 раза, превышающей ее
сырья
и
повышенной
морозостойкостью
Рассматривая
кинетику
водопоглощения
керамического
заполнителя
опытной
партии, представленную на рис 7, следует отметить, что водопоглощение при температуре
18 . 20°С в течение 14 сут достигает 12
15 % , а затем растет крайне медленно
Определение ею водостойкости (коэффициент размягчения) в процессе длительного
водонасыщения указывает на то, что прочность при сдав;гавании, как в насыщенном, так и
в высушенном состоянии уменьшается по сравнению с прочностью эталонных образцов,
достигая Bejm4HHbi Кр=0,9, 0,85 и 0,8 в возрасте 7, 30 и 120 сут, соответственно при
регламентируемом Кр=0,85 для времени насыщения 48 ч
Эго связано с явлением
напряженного состояния структуры. Исследованы структурно-механические свойства
фанулы Оценка упрочняющего влияния толщины оболочки на прочность ycTanoBjiena с
использованием метода электротензомефии Гранулу-цилиндр радиусом Г] при толщине
27
оболочки 5 , снабженную электротензодатчиками сопротивления с базой 5 и 3 мм,
нагружали несколькими ступенями до величины порядка 0,4
нафузки
0,6 от разрушающей
При этом регистрировали продольные и поперечные деформащ!и
Затем
нагрузку снимали и гранулу обтачивали до радиуса Гг для ликвидации поверхностной
оболочки Производили повторное нагружение и фиксировали деформацию
В табл5 приведены экспериментальные и расчетные значения модуля упругости
одиночных вставок с прочностью при сжатии более 35 МПа
Таблица 5
Значение модуля упругости упрочнениой поверхностной оболочки заполнителя
Модуль упругости гранулы,
Модуль упругости фанулы
Расчетный модуль
подкрепленный оболочкой,
после снятия оболочки,
xlO^ МПа
упругости оболочки,
хЮ^МПа
хЮ^МПа
1,97
1,53
5,5
1,92
1,47
5,0
Для оценки возможности применения полученных зависимостей по определению
напряженного состояния заполнителя реального бетона в НИИПромстрой (г Уфа)
проведены испытания на сжатие полупризм цементно-песчаных растворов размером
30х10х5см с одиночными вставками цилиндрических фанул диаметром 20
40мм и
ffffl
высотой 50мм, использующие методы фотоупругих покрытий и малобазной тензометрии
f^lr
Bpetfm
Рис.6 Вспученный керамзитовый песок. Рис.7 Кинетика водопоглощения керамического
Увеличение х24
В
заполнителя из бельгопской глины' 1фракция 10 .15 мм, 2-фракция 15 20 мм
табл 6 приведены результаты испытаний фанул различной плотности по
прочности и
модулю упругости (жесткости)
На них был исследован механизм
разрушения керамзитобетона Образцам из высокопрочною цементно-песчаного раствора
с призменной прочностью 40
50 М П а , включающим одиночную вставку средней и
повышенной прочности (R,=15,0 М П а , Ej=0,85'1044na) при уровнях напряжений
0=6
21,6 М П а согласно табл 6 и рис 8-1,2, присущ линейно-упругий характер работы
под наф5^кой до уровня нафужения o/Rcs = 0,8
легким керамзитом (Кз=3
0,85 по сравнению с малопрочным
4МПа) при уровне иафужения o/Rcs = 0,2
0,6 Данное
28
поведение материала под нагрузкой соответствует и строительной керамике повышенной
и высокой прочности согласно рис 8-3 Это позволяет в пределах разобранных уровней
пагружения перейти от деформаций, полученных с помощью малобазных тензодатчиков,
к различным напряжениям
Таблица 6
Структурно-механические свойства поверхностной оболочки заполнителя
и строительной керамики
Кажущаяся
плотность,
Прочность
Толщина
при сжатии,
оболочки,
l/CM
0,70
1,05
1,30
Модуль
упругости
гранулы,
мм
МПа
0,7
1,2
2,5
15,0
0,85
31,0
1,2
х10*, М П а
8,0
Модуль
упругости
оболочки,
х10*, М П а
0,4
Коэффицие
нт
Пуассона,
3,5
4,0
5,0
0,28
0,30
0,33
Анализ табл. 5 и 6 показывает, что модуль упрутости материала оболочки с учетом
средней плотности зерна в 3
4 раза превышает модуль упругости отдельной гранулы Он
находится в пределах 3,5
5,010''МПа, а для фанулы-0,8
Пуассона составляет 0,28
0,33, превосходя его значение для раствора, равное 0,13
Это
подтверждает
гипотезу
всестороннего
объемного
1,2-10''МПа Коэффициент
обжатия
0,22
низкомодульных
включений и центрированного на1ружения заполнителя в растворной обойме
Чем
плотнее зерно гравия или трещиноватого щебня, например шунгизитового и жестче
поверхностная оболочка, тем ниже концентрация деформапий в бетоне и керамике, выше
прочность в контактной зоне при сцеплении с цементным камнем
В шестой главе проведены исстедования современных технологий производства
эффективных керамических материалов и изделий из переувлажненного, засореиюго
карбонатными и кварцевыми включениями попупгого глинистого сырья алюмо-, титан- и
железорудных месторождений способом полусухого прессования Основы отечественного
опыта по составлению рационалып,1х керамических шихт, прессованию несвязных
порошков,
ведению технологического процесса производства керамических изделий,
внедрению прогрессивного оборудования заложены в теоретических и прикладных
работах
Л И Августиника,
Т Б Арбузовой,
В Л Балкевича, А С Бережного,
А И Альперовича,
А А Ахундова,
П П Будникова. Б Н Виноградова,
К Э Горяйнова,
Г.А Дудерова, В В Еременко, А В Жукова, В Ф Завадского, Е И Каленова,
Г И Книгиной,
Г В Куколева,
Л И Масленниковой,
А А Новопашина,
Г И Овчаренко,
Р Я Попильского,
В В Прокофьевой,
В Ф Павлова,
И Н Мороза,
А А Пащенко,
Р 3 Рахимова,
А Г Комара,
В Г Микульского,
Д Н Полубояртюва,
П А Ребиндера,
М И Рогового,
И А Рыбьева, П Г Чумаченко, а также )арубежных ученых Г Зальманга, У Д Кингери,
Ф Х Нор юна, В Эйтеля и др В технической литературе имеются сведения о влиянии
химико-минерального состава традиционного алюмосиликатного и цеолитсодержащего
сырья на качество разнообразных строительных материалов, включая исследования
А И Бахтина, Н Б Валитова в ЦНИИгеолнеруде, В К Козловой и В Л Свиридова в
Алтайском 1 ГУ, В И Верещагина и В М Погребенкова в Томском политехническом
университете.
29
се
о
S
0)
о(МПа)
ч,
(3>
N" ^
N, ^ .
^
1
/75
/5Г;
^*Ч
(-)eJ(f
"--V
чу
/
50
О
50
■ ~ >
^
/
^
75
200
(+)ей&
■2»
ф
■ : : ^
- /
^
100
о(МПа)
— * э —
"*^
ф
^
"Ч
150
V
=:ХО ^
^
100
(-)ЕйОг'
Г
~«F10
50
50
(+)eu(f
Относительная осевая деформация, Ь х10'.
Рис.8. Прочностные и упругие характеристики керамического заполнителя при
одноосном сжатии в пемеитно- песчаной призме размером 30x10x5 см: 1 - легкая фракция,
Ук = 0,70 г/см , 2- средняя фракция, ук = 1,05г/см', 3 - тяжелая фракция, ук = 1,30 г/см'
Разработана технологическая схема производства изделий строительной керамики
из некондиционного глинистого сырья по шликерной технологии путем сушки суспензии
в
башершой распылительной
сушилке
конструкции
НИИСтройкерамика
(г.Кучино
Московской обл.). По вопросу механизма образования полостей в гранулах при сушке
распылением суп1ествует несколько мнений. М.В.Лыков в начале 60-х годов установил,
что полые микросферы возникают из коллоидных
растворов вследствие наличия
градиентов температуры, влажности и давления внутри капель, на поверхности которых
появляется эластичная паропроницаемая пленка, продавливаемая при температуре сушки
ниже
100°С.
дальнейшими
'Зто
подтверждено
исследованиями.
экспериментами
При
этом
М.С.Белопольского
следует,
что
частицы
и
нашими
пресс-порошка,
полученного распьшетшем шликера из ветлосянской глины (г.Ухта) и сушкой
в
экспериментальной башенной сушилке, представляют собой полые керамические гранулы
сферической формы диаметром 0,2. .0,5 мм. На его основе изготовлены керамические
стеновые изделия однородной микроструктуры с прочностью при сжатии па 4 0 % выше, а
при изгибе в 2 раза более, чем у образцов, сформованных
пластической
переработки
Ввиду
тонкого
равномерного
из глины заводской
распределения
СаСОз
в
порошке, основная масса оксида кальция взаимодействует с другими оксидами в процессе
твердофазового спекания |фи температурах 800...1000''С.
На
опытных
заводах
«Красный
Октябрь»
(г.
Москва)
и
ВНИИСтром
им. П.П.Будникова (г.Красково Московской области) из распьшительиого пресс-порошка
изготовлены
партии
плотностью
1450
условно
кг/м'
и
эффективного
18-ти
щелевого
кирпича
кирпича
полусухого
прессования
пластического
с
формования.
Искусственную сушку осупцествляли по скоростному режиму в течение 10 ч, а обжиг 5 ч
при температуре 1050°С с последующим охлаждением. Керамический кирпич полусухого
прессования имел марку 200, прочность при изгибе - 7,7 МПа, в то время как для изделий
заводского производства она не соответствовала фебованиям ГОСТ. Морозостойкость
составляла F50...F75. Эти результаты позволшт осуществить разработку технологии
30
производства со скоростными режимами однорядной сушки в течение 3...4 ч и обжигаохлаждения в течение 9. ..10 ч. Исследования структуры изделий строительной керамики
в
зависимости
отгаивания)
от
знакопеременного
вьтолнено
рентгенограмм
методом
регистрирующим
температурного
воздействия
рештенофаювого
анализа
микрофотометром
МФ-4.
с
(замораживания-
фотометрированием
При
этом
выявлены
однородность структуры и равномерность распределения микропор, способствующие
повышению
физико-мехагаиеских
и
эксплуатационных
характеристик.
Проведена
отработка технологии изготовления строительных гр)Т1тоблоков размером 305x250x89мм
методом скоростного обжига. Эти решения основаны на применении гидравлического
прессового агрегата фирмы «Терраблок» ( С Ш А ) , создающего высокое удельное давление
при прессовании в 28...40 МПа - гиперпрессование с использованием в
качестве
исходного минерального сырья супесей и суглинков с влажностью 6...8%. Установлено,
что при данной технологии цикл сушки может быть уменьшен в 3.. .4 раза, а время обжига
сокращено в 2 раза. Прочность при сжатии изделий составляет 20...25 М П а . Это
позволило разработать «Технологический регламент - рекомендации по примененто
технологии
обожженных
изготовления
стеновых
грунтоблоков».
распылительного
порошка
материалов
Морфология
исследована
с
методом
изделий
гиперпрессования
полусухого
помощью
прессования
сканирующего
из
из
электронного
микроскопа JSM-6400 фирмы «Jeol» (Япония). Фазовый состав материала содержит
кристаллы минерагюв и каркасосоставляющих новообразований- гематита, магнетита,
алюмомагнезиальной шпинели (Mg,Fe)Al204,
мелких скоплений муллита ЗАЬОзОЗЮг,
восстановлйшого железа, ортоклаза (К[А181зО»]), зерен кварца и алюмосиликатов Са, M g ,
Ti в стекломассе отдельных примесей.
На рис.9 приведена электронномикроскопическая съемка поверхностных слоев при
нормальных условиях постановки эксперимента.
Рис. 9. Микроструктура
керамики алюмосиликатного
порошка ветлосянской глины: а - кристаллы
состава из
распылительного
гематита, магнетита в
стеклофазе;
б - нитевидные алюможелезистые силикаты
Методом
микрозондового
анализа
(МКЗА)
определен
химический
состав
кристаллической фазы керамического материала, представленный в табл.7. Таким
образом, можно констатировать, что физико-механическое обогащение керамических
суспензий о г известняковых и кварцевых включений путем их отделения на ситах,
благодаря генетическим особенностям образования, отличается достаточно высокой
химической чистотой и может служить в качестве источника минерального сьфья для
новых технологий. «Рекомендации по шликерной технологии изготовления керамических
31
материалов»
использованы
институтом
«Ленгипростром»
(г
Ленинград)
проектировании опытно-промышленного цеха-автомата мощностью 15
при
30 млн шт в год
в г Ухте, который может быть использован для аналогичного некондиционного сырья
Таблица 7
Результаты М К З А кристаллических новообразований в микроструктуре
Фазовый состав
новообразований в
керамической системе
Смесь гематита и
магнетита
в
етеклофазе
Алюможелезистая
шпинель (Mg, Fe)
керамического изделия
Содержание оксидов, мае %
SiO,
AI2O,
Т1О2
РегОз
СаО
MgO Na^O К2О
0,6
0,75
0,06
37,8
0,22
0,21
12,8
8,6
0,84
8,0
1,14
48,6
16,5
0,1
0,25
0,14
20,4
AI2O4
Ортоклаз
Микрозерна кварца в
17,2 9,1
егекломассе
Алюмосиликаты Са,
3,1
Mg,Ti
0,64
MnO
SO3
0,02
0,10
0,14
4,26 0,62
3,46
0,14
0,03
0,15
0,25 0,58
4,5
0,03
0,07
1,7
8,2
1,7
0,21
0,25
0,02
0,14
5,7
5,8
0,50 0,54
0,03
0,1
0,08
-
Одним из путей производства эффективной лицевой керамики путем направленной
кристаллизации стеклофазы является введение катализаторов Их роль могут вьтолнять
оксиды АЬОз, ТЮг, РсгОз, СиО, СигО, NiO, ZnO, СГ2О3,, MnO, Р2О5, BaO, 7Юг, СаО и др
Согласно этим предположениям наибольший эффект кристаллизации может бьпъ получен
при использовании комбинированного катализатора
Часть перечисленных оксидов,
способствующих кристаллизации расплава, содержится в попутных породах бокситовых,
титановых, марганцевых, хромовых рудных полезных ископаемых на территории
Республики Коми Для установления их кристаллизационной способности тонкомолотые
порошки попутных пород вводили в чистые глины
Эффект кристаллизации был
зафиксирован на исследуемых шихгах по упрочнению образцов при TeMiiepaiypax обжига
850 . 900°С По данным Н А Торопова и Ф.Я.Галахова в системе AI2O3-S1O2 муллит
синтезируется конгруэнтным плавлением и
кристаллизацией из расплавов различного
химического состава, включая трехкомпонентную систему Si02- AI2O3- МагО с наличием
в ней пограничной кривой поля муллит-корунд
Сырьем для производства керамического кирпича по ГОСТ
«Вет;юсянские
стройматериалы»
(г.
Ухта)
используют
530-95 в
легкоплавкую
ОАО
глину
гидрослюдисто-каолинитового минерального состава Как показали наши исследования,
введение в состав керамической шихты добавок попутных пород или высокожелезистых
латеритных бокситов Средне-Тиманского рудника с кремниевым модулем 2,5
5
позволяет получить высококачественный лицевой кирпич вишневых тонов марок по
прочности
М200
М250
и
морозостойкости
красножгущейся глины происходит за
счет
F25
F35
Улучшение
спекания
повьппения содержания в ней оксида
алюминия При обжиге имеет место связьшание оксида железа оксидами кальция, магния,
алюминия с формированием двухкальциевого феррита 2CaO-Fe2 О3, синтезированных
32
муллита, гематита, отдельных зерен корунда Для получения спекшегося черепка изделия
необходимо повьппигае температуры спекания до 1050
1100°С Микроструктура образца
лицевой керамики представлена на рис 3-г
Фазовая диагностика и кристаллохимическое строение исходного сьфья и образцов
керамики исследованы с помощью метода ИКспектроскопии на фурье-спектрометре
Инфра-Люм ФТ-02 Института геологии К Н Ц УрО Р А Н и представлена на рис
10
ИК-спектры силикат1£ых материалов, снятые в области 0>1700 см'', где их поглощение
невелико, дают информацию о количестве гидроксильных групп ОН в образце
На
рис 10а наблюдается присутствие РЖспектров интенсивных полос силикатов в областях
400
620 и 800
1200 см'' Это обусловлено валентными колебаниями, обеспечиваю­
щими связи Si-0, присущие островным силикатам с группами Si04 таким, как
алюмосиликаты в исследуемых легкоплавких глинах и бокситовых рудах Одновременно
с этим наблюдается широкий интервал частот связей 0-Н состояния воды в пределах от
2000 до 3700 см'' согласно рис 10б Это связано с высокой чувствительностью водородной
связи к межмолекулярным воздействиям для сырья и бокситов, содержатдих гидраты
глинозема
а Пропускание
6 Пропускание
InlmLUFT
- тиия_а1фоч2
- глин^курат
- в<жсмт_ср_™»|
500
1000
3000
3500
Волновое число, см ^
Рис 10. Исследования с помощью метода ИКспектроскопии' 1 - глина Сирачойского
месторождения, 2 - глина Куратовского месторождения, 3 - боксит Среднего Тимана,
4-керамика (глина; боксит - 80 20 мае % ) В-боксит; К-каолинит, 0-кварц; С - СаСО^
Усгановлепные теоретические и вещееiвенные связи латеритных бокситов Среднего
Тимана с гюдстилающими метасланцами фундамента поднимают вопрос о содержании
естественных радионуклидов
при определении
их
средней удельной
активности
Проведены радиомегрические исследования глинистых гюрод и бокситовых руд с
помощью дозиметра ИИИ-1 «Peiyji-001» для определсгшя уровня радиоизлучения в мкР/ч
и удельной активности естественных радионуклидов методом гамма-спектрометрии
Результаты исследования представлены в табл 8
Исходя из этих данных следует, что пробы алюмосиликатных глинистых пород и
бокситовых руд карьера СТБР, 0т1юсятся к 1 классу радиационной безопасности (до 370
Бк/кг) В соответствии с НРБ-99 и «Санитарными правилами и нормами» - С П 2.6 1 75899 они могут быть использованы при изготовле1гаи бетона для конструкций жилых и
общественных зданий в кирпично-монолитном строительстве
33
Таблица 8
Показателя физико - техннческих свойств лицевого кирпича
Наименование Темпера­
сьфья и состав тура
компонентов,
обжига,
мае. %
"С
Сирачойская
глина, 100
Боксит красный
СТБР
Глина - 90
Боксит-10
Глина - 80
Боксит-20
Глина - 70
Боксит-30
Исходным
Спекаемость
Предел
прочности, МПа
при
Уровень
раддоакгавности,
сжатии изгибе
мкР/ч
Бк/кг
26,2
12
189±6
Аэфф
Плотность,
Водопог-
г/см'
Л01цение,%
1030
1,81
17,0
-
-
-
-
-
1080
1,87
17,1
40,5
14,6
14...15
245±7
1080
2,00
13,9
38,5
12,4
12...18
265±8
1080
1,90
16,5
32,8
15,2
12
298±9
сырьем
в
ОАО
«Ухтинский
завод
10,3
14
12 30 361±11
глиняного
14
кирпича»
служат
легкоплавкие глины Куратовского месторождения с высоким содержанием карбонатных
125
175 и морозостойкости F15
F25, содержащего «дутики» и высолы Для получения
лицевого кирпича бежевых тонов в качестве хромофорного катализатора кристаллизации
использован
битуминозный
титансодержащий
песчаник
При
низкотемпературном
спекании в интервале 1000 . 1050 °С анатаз лейкоксена полностью переходит в рутил
Оптимальное содержание песчаника в сырьевой шихте составляет
Прочность
при сжатии
продукции
марок
образцов достигает 20
175.200
с
30 МПа,
морозостойкостью
10
20 мае %
обеспечивая получение
F25.. F35
Наличие
рутила
и
титансодержащих эвтектик в керамических процессах связано с взаимодействием
диоксида тигана и оксида железа, образуюпщх
соломенно-желтый титанат
железа
ГеаОз ^{Ог, а также эвтектики в системе S1O2-T1O2.
Изучены физико-технические и эксплуатационные свойства дешевых армирующих
материалов для теплоизоляции и композитов, т е. базальтового грубого и супертонкого
волокон из магматических горных пород как альтернативы стальным в сталефибробетоне
В табл 9 представлены результаты химического состава магматических пород Среднего
Тимана и Полярного Урала для производства минеральных волокон
Особенностью
химического состава базальтового туфа является высокое содержание диоксида кремния
при недостаточном количестве суммы оксидов Са и M g , из-за чего модуль кислотности
Мк равен 7,0
составляет 4,5
7,5, в то время как для базальта Марнеульского месторождения (Грузия) он
4,6 Это указывает на высокую тугоплавкость базальтового туфа. Дня
моделирования состава двухкомпонентной шихты на основе высоковязкого базальтового
туфа и раскислителя (известняка
Бельгопского месторождения г Ухта), рассчитаны
РОС
НАЦИОНАЛЬНАЯ'!
БИБЛИОТЕКА
Сасп^9ург
•» 9М
)
I
Л
34
уравнения,
исходя из химического
состава компонентов, и
определены модули
кислотности (Мк), вязкости (Мв) и показатель водостойкости (Пв)
Таблица 9
Химический состав магматических пород
Химический состав, мае %
Породы
AI2O3
Sl02
TiOj
Fea О3 +
CaO
MgO
R2O
FeO
M
КНСЛ.
Базальт
51,4
13,5
1,2
12,3
10,2
7,0
2,2
3,8
Базальтовый туф
54,8
13,2
1,3
10,7
1,4
7,9
4,6
7,4
Габбро-диорит
59,2
17,3
0,5
8,0
6,5
3,0
3,9
8,0
Базальт Марнеульского
50,7
17,2
1,7
9,2
8,8
5,8
5,7
4,6
49,6
15,0
1,1
11,2
11,8
7,0
2,5
3,4
месторождения
Диабаз Яреги
В результате математического моделирования составов шихт на основе уравнений
регрессии, разработанных М Ф Маховой, сделан вывод о том, что десятичный логарифм
вязкости при температуре 1300 "С варьируется в пределах 1.6-2.4
Вязквеаа, Ita'c
350,00
300,00
\/
250,00
200,00
150,00
Ч{
100,00
3
/
50,00
0,00
'l..
1200
USO
^V
^
ч
1300
1350
^^::::г
1400
1450
1500
Теятерйид^ра, С
Рис 11. Кривые вязкость-температура силикатных расплавов при моделировании состава
двухкомпонентной шихты, (туф базальтовый' известняк), мае % . 1 - 80.20; 2-70 30,
3-60-40
35
Они соответствуют группе «низковязких» расплавов, а двухкомпонентная шихта
пригодна для получения грубых волокон согласно данных рис 11.
Н а основании теоретических аспектов и представлений о химической активности
высокодисперсных
глиноземсодержапхих
горнопромышленных
и
техногенных
пород
образований,
разработана
исходя
из
классификация
их
способности
к
самостоятельному взаимодействию с исходными продуктами керамической шихты в
зависимости от химического состава исходного сырья и отходов, представленная в табл 1
ЗАО «Коми Алюминий», входящее в группу «СУАЛ-холдинг», планирует реализацию
комплексной программы, направленной на создание единого бокситодобывающего и
глиноземного
комплекса
(с
инфраструктурой)
на
территории
Республики
Коми
Подготовлено обоснование инвестиций в его строительство и составлен краткий отчет «О
результатах
оценки
воздействия
на
окружающую
глинозевлного завода мощностью 1,4 млн т/год»
среду
(ОВОС)
строительства
Данную оценку проводили
000
«Экологическая фирма «Шанеко», г Москва; институт биологии К Н Ц УрО Р А Н ,
г Сыктывкар; Н П «Центр по экологической оценке «Эколайн», г Москва. Получетшые
результаты показали, что создаваемое производство характеризуется рядом воздействий
на окружающую среду разработкой природных ресурсов, преобразованием местного
ландшафта, вредными выбросами в атмосферу, образованием промьппленных твердых,
жидких отходов (отвалов и красных шламов)
Исходя из этого, разрабатываются
мероприятия по охране природы.
В
седьмой главе
рассмотрен промышленный опыт изготовления
пористых
заполнителей и активного керамического гравия с использованием горнопромьппленных
отходов на основе попутных и вмещающих пород бокситовых руд СОБРа (Архангельская
область) в современных обжиговых афегатах. В опытно-промьппленных условиях из
бельгопской глины на вращающейся печи размером 1,2*16 м получен керамический
гравий фракции 5
20 мм, который характеризуется показателями физико-технических
свойств' насьптная плотность, кг/м^-800
7
1000, предел прочности при сдавливании, МПа-
13; водопоглощение, мас%-6.. 8; морозостойкость (потеря массы после 25 циклов
замораживания),% - 4
6 Опытно-промышленные испытания по выпуску аглопоритового
гравия проведены на ленточной агломерационной машине СМ-961 Н И И С М БССР (г
Минск) с определением качественных показателей. Состав шихты-мас.%. бельгопская
глина-81, боксит района Южного Тимана-15, каменный уголь-4. Качество гравия фракции
10
20 мм составляет насыпная плотность, кг/м^-760, прочность при сдавливании, МПа-
5,1, водопоглощение,%-15,4, морозостойкость, потеря массы после 25 циклов,%-4. На
аглопоритовом гравии получен аглопоритобетон со средней плотностью 2000 кг/м',
пределом прочности при сжатии в возрасте 28 сут после пропаривания, МПа-50
сложных
конструкций
На
аэрофонтанной установке
промышленпая партия керамзитового гравия фракции 5
плотности I категории качества
АФУ-15
55 для
выпущена опьгтно-
10 мм марки 400 по пасьшной
Сравнительные испытания установили возможность
производства заполнителя в современных агрегатах, включая операцию опудривания,
например
шунгизитового
обеспечивающих
щебня с его жесткой поверхностью
получение
бетона
классов
ВЗО
В50
и
Анализ составов,
выше,
производили
с
использованием портландцемента М500 Белгородского завода, керамического гравия и
кварцевого песка с Мкр=2,6 Их подбирали, исходя из условий обеспечения подвижности
бетонной смеси 1 4 см На Ухтинском заводе Ж Б И Главкомигазнефтестроя были
36
юготовлены опытно-промьппленные партии изделий из конструкционного легкого бетона
кл В45 (М500)' сваи
под газопровод и дорожные плиты
Из приготовленной в
лабораторных условиях бетонной смеси были отформованы образцы-кубы размером
10x10x10 см Их испьпшше произведено через 4 ч, 1 сут, в возрасте 28 сут после
пропаривания и 28 сут твердения в нормальных температурно-влажностных условиях На
крупном заполнителе, кварцевом и керамзитовом песках был получен конструкционный
легкий бетон классов ВЗО В40 со средней плотностью 1800
песок умеренной жесткости с модулем упругости 0,1
1900 кг/м' Вспученный
0,8-10*МПа в виде полых
микросфер, как демпфирующий компонент, по данным А Ф Полака, П Г Комохова и
В В Б а б к о в а , является эффективной добавкой, модифицирующей структуру бетона в
качестве энергетического «гасителя», уменьшая энергию роста трещины
Показатели
свойств бетона представлены в табл 10 Гравий опытной партии из глины Казарма и
бокситов марки Б-6 СОБРа был испытан для бетонов классов В25 . В 4 0 В качестве
вяжущего вещества применяли портландцемент М400 Горнозаводского
завода с
активностью 42,6 МПа, в качестве мелкого заполнителя - кварцевый песок Коряжемского
К П П с модулем крупности Htp=3,5.
На Коряжемском К П П С М Т X» 6 Главархангельскстроя были вьтутцены опытные
партии плит покрытий размером 6x3 м и плит перекрытий длиной 6м
Режим
пропаривания составлял 3+8+3 ч при температуре SS'C После распалубки и выдержки в
течение 1 сут плиты были подвергнуты испытаниям на жесткость, трещиностойкость и
прочность в соответствии с требованиями ГОСТ 22702 -96 Конструкционный бетон
классов В25. В40 по своим физико-механическим свойствам удовлетворяет требованиям
СНиП 2 03 01-84, которые составляют- средняя прочность на растяжение при изгибе
призм - 5,4 МПа, прочность на раскалывание - 3,4 МПа, призменная прочность - 28 МПа,
начальный
модуль
упругости
-
3,5-10''
МПа,
коэффициент
Пуассона
-
0,3,
морозостойкость F300. F500
Таблица 10
Показатели физико-технических свойств конструкционного бетона
на пористом и кварцевом песках
Расход материалов на 1 м-" бетона, кг
Класс
бето­
на
Портланд­
Гравий
партий
цемент
М400
№1 №2
Песок
Вода,
Вспу­
чен­
ный
Квар­
це­
вый
л
Жест­
кость
бетон­
ной
смеси,
с
Плот­
ность
бетона в
сухом
состоя­
нии, кг/м^
Прочность при сжатии,
МПа, в вотрасге
1 сут
после
пропа­
рива­
ния
28
сут
после
пропа
ривания
28
сут
норм
твер­
дения
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
В25
400
520
580
30
1520
22,7
32,3
30,5
440
500
ВЗО
420
650
В25
390
-
600
540
ВЗО
540
550
ВЗО
420
В40
520
ВЗО
550
-
-
-
-
200
В25
-
520
840
840
-
520
180
196
30
1470
30,0
41,4
38,7
216
40
1710
33,6
41,5
48,5
800
185
25,0
32,8
37,5
202
1790
35,3
37,9
42,3
600
215
-
1750
680
30
1880
30,3
40,0
45,1
500
213
30
1880
31,4
49,3
53,2
520
220
16
1790
33,6
43,7
47,9
37
Изготовлена опытная партия стропильных решетчатых балок 2БДР12-6А ШВ-11-Н,
Режим пропаривания составлял 3+3+8+2ч при температуре изотермического прогрева
82''С Масса балки - 4 т Ее испытания производили в соответствии с Г О С Т 8829-94
«Конструкции и изделия железобетонные сборные. Методы испытаний»
Опытная партия раструбных виброгидропрессованных напорных труб диаметром
700 мм из бетона классов В45
В50 бьша изготовлена в г Самаре на заводе Ж Б И Х« 7
Они выдержали испытание на водонепроницаемость при рабочем давлиши 1,8 МПа,
относясь к 1 классу по водонепроницаемости (W12) Комплексные исследования изделий
подтвердили новый научный подход к решению проблемы получения конструкционных
легких бетонов классов В40
В50 с плотностью 1700
1900 кг/м' на цементе средних
марок согласно Г О С Т 25820 - 2000 «Бетоны легкие Технические условия»
Ориентировочные расчеты показали, что общий технико-экономический эффект от
использования
и
внедрения
горнопромышленных
отходов
и
передовых
ресурсосберегающих технологий производства конструкционных легких бетонов и
керамических материалов на примере попутных пород бокситовых и титановых руд,
техногенных
образований
промышленности
от
нефтеперерабатьгеающей
и
целлюлозно-бумажной
составляет по состоянию на 01 01 1991 г 9300 тысруб в год, а на
0101 2003г около 287,0 млн руб в год для условий Европейского Северо-Востока России
с учетом среднего переводного коэффициента 30,85 (5885 тыс руб/год +3418 тыс.
руб /год) X 30,85=~287,0 млн. руб./год («Индекс цен в строительстве»)
В
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
диссертации дано решение актуальной научной проблемы, состоящей в
разработке научно-методических основ комплексной утилизации А1-, Ti- и Fe-силикатных
техногенных массивов, что способствует эффективности обоснования технолопиеских
решений по обеспечению оценки их использования, как горнопромьпиленяых отходов
рудных и нерудных полезных ископаемых, промышленной и экологической безопасности
глиноземно-металлургического и нефтеперерабатывающего производств, с устранением
их воздействия на окружающую среду
Основные научные и практические результаты заключаются в следующем
1. На основании анализа физико-технических, технологических и экологических
факгоров
сформулированы
экспериментально-теоретические
основы
комплексной
утилизации А1-, Ti- и Fe- силикатных горнопромышленных и техногенных отходов для
получения керамических
муллитизации
и
и других строительных ма1ериалов
кристаллизации
и
новообразований,
микротвердостью,
морозо-
совершенствования
технологических
термостойкостью
и
за счет
обладающих
Обоснована
методологических
процесса
значительной
необходимость
аспектов
и
принципов
производства пористых запошштелей и строительной керамики, в том числе нового вида
высокопрочного
керамического
гравия
для
конструкционных
легких
бетонов,
обладающего большой механической прочностью и физико-химической поверхностной
активностью Он отличается наличием плотной оболочки толщиной до 3мм повьппенной
жесткости (модулем упругости 3,5
5,0-10''МПа) и мелкоячеистой части зерна Прочность
керамического заполнителя за счет улучшения макро- и микроструктуры материала
возрастает в 2 . 3 раза.
38
2
Установлена
нетрадиционных
техногенных
возможность
источников
вовлечения
минерального
в
сырья -
образований, способствующих
производственный
оборот
промышленных продуктов
выпуску
продукции
со
и
стабильными
требуемыми показателями физико-технических свойств Их введение в состав сырьевой
смеси в виде тонкомолотых высокожелезистых бокситовых руд с низким кремниевым
модулем (AI2O3 Si02=2
4,0), попутных пород (аллиты, сиаллиты, ферросиаллиты на
основе гидратов глинозема), продуктов производства ферросплавов (ферросилиций, шлак
феррохрома) в количестве 5
20 мае % по а.с №№313813,446487,439484,551306,697456,
1065378, 1188131 согласно диаграммам состояния тройшлх фазовых алюмосиликатных
систем Si02-Al203-FeO и Si02-CaO-FeO, как катализаторов направленной кристаллизации,
обеспечивает
повышение
кратковременного
содержания
низкотемпературного
температурах 1100 ЛЮСРС
А120з+ТЮ2,
обжига
РегОз+РеО
в
условиях
(вспучивания-поризации)
при
Процесс муллитизации в сочетании с предложенными
режимами тепловой обработки способствует росту прочности при сдавливании в
цилиндре в 3
4 раза, достигая величины в 10
12 МПа
В соответствии с этим
разработана классификация и схема применения горнопромышленных отходов
3
Методами М К З А
и сканирующей
электронно-микроскопической
съемки
установлено, что результаты введения в глнютстую породу горнопромьппленных отходов,
содержапщх смесь природных оксидов и гидроксидов Si''* и Ti''*, A l ' * и Fe''^, Mg^*, как
катализаторов, показательны по определению
легкоплавких
эвтектик
высоковалентных
во-первых, данное
элементарных
их способности к
сочетание
состоит
кристаллизации
из
энергоемких
компонентов, которые содержат координационно-
каркасные структурные мотивы, во-вторых, их энергетическая активность обуславливает
синтез новообразований с высокой энергией кристаллической решетки и фгоикохимическими особенностями (муллит, шпинель и др), в-третьих, благодаря этим
особенностям новообразования передают показатели свойств конечным продуктам
термореакционного процесса, что эффективно для производства ряда изделий
4 Предложен и усовершенствован метод дискретного акустического анализа при
исследовании кинетики высокотемпературной деструкции пористых заполнителей и
строительной керамики из алюмосиликатного сырья для установления оптимального
режима термической обработки и охлаждения с учетом полиморфньгх превращений
кремнезема и увеличением в обьеме его модификаций на 1,5
2,0%
5 Впервые исследовано влияние 6a3ajibT0Bbix туфов, как магматических магнийсодержащих силикатов, на интенсификацию процесса поризации и спека1гая, снижение
температуры начала вспучивания и расширение этого интервала на 30
50''С за счет
содержашш в них обломков вулканического стекла, хлорита и оксида калия Введение
оксидов железа, магния и калия в керамические шихты, как плавней, сгюсобствует
образованию эвтект^геского расплава Каркасосоставляющие новообразования повьппагот
щелочестойкость заполнителя и!-за их высокой химической активности и устойчивости
на 15 20%, а наличие MgO и СаО положительно содействует росту прочности за счет
новообразований шпшюли, волластопита
добычи тяжелой
прочность
нефти, битуминозного
заполнителя на
15
25%
за
Использование продукта шахтного способа
титаносодержащего
счет
песчаника,
взаимодействия
рутила
повьппает
и
апатаза,
содержащихся в лейкоксене, с кремнеземом и оксидом железа двойных силикатных
39
диаграмм, образуя в керамических процессах комплексные соединения -
кремний-
тятанаты и ульвошпинель
6
Исследована технология производства вспученного керамзитового песка,
имеющего структуру в виде полых микросфер фракций 150
600 мкм и агрегатов из них
размером до 2,5 мм вспучиванием алюмосиликатных пород в процессе гравитационного
полета распыляемой суспензии с подсушкой водяных капель в зоне высоких температур
топливного факела короткой вращающейся печи
Искусственный песок с высокой
термостойкостью может быть использован для легких кладочных по ГОСТ 28013-98 и
тампонажных растворов при цементации скважин
7
Обобщены
керамического
и
гравия
изучены
с
структурно-механические
модулем
упругости
свойства
(жесткостью)
3,5
оболочки
5,010'ЧОТа,
подтверждающие гипотезу всестороннего объемного обжатия заполнителя в цементной
матрице при построении теории прочности легких бетонов со средней плотностью
Д1700
Д1900кг/м' в сухом состоянии, морозостойкостью F300
F500 без признаков
разрушения Изделия из них могут быть рекомендованы для строительства согласно
ГОСТ 25820 - 2000 «Бетоны легкие. Технические условия»
8 Разработан тех1юлогический процесс производства строительной керамики из
переувлажненного, некондиционного глинистого сырья по шликерной технологии с
полусухим прессова1шем распылительного порошка, скоростными режимами сушки и
обжига,
активизирующими
низкотемпературное
спекание
за
счет
участия
во
взаимодействии химически активных твердых фаз Впервые в отечественной практике
рекомендации использованы для проектов опытно-промышленной линии и институтом
«Ленгипростром» (г Ленинфад) для цеха-автомата м01щюстью ЗОмлн пгг в год в г Ухте
9 Практическое значение работы состоит в сборе и обобщении экспериментальных
данных по составу техногенных массивов горнопромьшшмшых отходов, позволяющих
оценить состоятше региона, включая Ссверо-Онежскую и Тиманскую бокси1оруд1П,1е
провшщии Методологические и технологические решения целесообразно использовать'
а) в проекгаых и научно-исследовательских организациях, занимающихся вопросами
прогноза утилизации горнопромышленных отходов; б) при разработке региональных
нормативов
и расчетов
установления
платежей
за различные виды
загрязнений
окружающей среды, связанных с их складированием или захоронением
10
Технико-экономический
и
экологический
эффекты
ресурсе-
и
энергосберегающих технологий производства и применения изделий из конструкционного
легкого
бетона,
керамических
стеновых
и
облицовочных, теплоизоляционных
и
огнеупорных материалов способствуют восстановлению производственного потенциала
Республики Коми, Архангельской, Вологодской областей с учетом строительства
глиноземно-алюминиевого комплекса ОАО «СУАЛ-холдинг» в г Ухте, расширения
СОБРа (г Плесецк), решению вопросов охраны окружающей среды и составляют до 9,3
Mjm руб в ценах 1991 г и около 280 млн руб в ценах на 01 01 2003 г для условий
Севера
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах1
Землянский В Н
Использование шахтных пород Печорского бассейна в качестве
сырья для производс гва аглопорита /В Н Зсмлянский//Технология и экономика добычи
40
угля в Печорском бассейне, труды института/ПечорНИУИ.-М Недра -1965 -Вьш 2С.322-329.
2. Зеликин С И. Исследование керамических материалов методом ртутной порометрии
/СИ Зеликин, В.Н.Землянский // Строительные материалы - 1970.- № 3 - С.16-17.
3. Землянский В.Н. Получение высокопрочного заполнителя конструктивных бетонов
методом агломерации /В Н Землянский, Г Я Шишканов, Р.И.Ходская/Л' конференция
молодых ученых и специалистов республик Прибалтики и БССР по проблемам
стройматериалов (тезисы докладов). - Минск, 1972.-С.40-41.
4 Землянский В Н Высокопрочный керамический заполнитель/В.Н.Землянский,
Л.С Пивень //Строигельные материалы. -1972 - № 2.-С 26-27.
5 Землянский В Н Вопросы технологии и свойств высокопрочного керамического
заполнителя /В Н Землянский, Л С Пивень, В.В Бабков//Легкие бетоны на искусствен­
ных и естественных пористых заполнителях Дальнего Востока - Владивосток,-С 186193
6 Землянский В Н Особешюсти кристаллизации высокопрочных аглопоритов
/В Н Землянский, А Б Устинович, Р И Ходская/АГруды 9-ой Всесоюзной конференции
по электронной микроскопии, Тбилиси - М 1973 -С 22
7 Зеликин С И. Выбор режимов охлаждения керамзитового гравия/С И Зеликин,
В Н.Землянский//Строительные материалы -1974 -№ 2 - С 31-32
8 Пивень Л С. Исследование влияния свойств керамзита на прочность и разрушение
легких бетонов /Л.СПивень, В.Н Землянский, В В.Бабков //Труды/ВНИИСТ -М ,1974.Вып 30, ч 1 -С 223-234.
9. Федоров В.П., Белкин В А., Мамонов М В , Зеликин СИ., Землянский В.Н, Пивень
Л С Виброгидропрессованые напорные трубы на высокопрочном керамическом
заполнителе//Межвузовский сборник КИСИ им А И.Микояна-Куйбышев-1976.с.50-54,
10. Землянский В Н Аглопоритовый гравий из глинистых пород для легких
высокопрочных бетонов /ВН Землянский, РИХодская// Труды/ВНИИСТ-М, 1977Вып 37.-С 67-74.
11 Землянский В Н Исследование количественных закономерностей формирования
структуры
высокопрочного
керамического
заполнителя
/В Н Землянский,
В П КнязеваУ/Повышение эффективности нефтегазового строительства в условиях
Севера- труды инсгитута/ВНИИСТ -М ■ВНИИСТ.-1977 -Вып 39.-С 109-115
12 Землянский В Н Фазовый состав и структура керамического заполнителя для
конструкционных легких бетонов /В Н Землянский, С И Зеликин, В К Латвис,
Ф К /Члейников//Строительные материалы -1978 - № 5 -С 28-29
13 Зеликин С И Исследование кинетики разрушения материалов рентгено|рафическим
методом /С И Зеликин, В Н Землянский, Р П Цивилев//Стекло и керамика -1979 - № 6 С.23-24.
14 Землянский В Н. Высокопрочный керамзит Информ лист./В Н Землянский,
С И Зеликин, В В Бабков - Сыктывкар РИО Госкомиздата Коми АССР -1983 -6с
41
15 Землянский
В Н
производстве
Использование
керамзита
отходов
целлюлозно-бумажного
/В Н Землянский,
В П Сазонов,
комбината
в
С В Богословский//
Строительные материалы -1984 - №9 - С 28
16 Землянский
ВН
Алюмосодержащие
промышленные
отходы -
эффективный
опудривающий материал в производстве пористых заполнителей//Информ лист №10485/Коми ЦНТИ.-Сьпстывкар, 1985.-Зс
17. Землянский В Н Технология производства керамзитового гравия с использованием
бокситовых
пород//Технология
и
оборудование
для
производства
стеновых
материалов и пористых заполнителей- рекл.проспект к выставке «Стройиндустрия 87» Изд.Х»2623 эс.-М..Внешторгиздат.-1987.-С.12.
18 Землянский В Н
Сырьевая база для производства теплоизоляционных материалов
/В.Н Землянский, С Ф Хакимов, В Л Монякова//Строительство трубопроводов -1987 №8.-С. 16-17
19 Землянский В Н О возможности получения мелкозернистого керамзитового гравия на
аэрофонтанной
установке/В.Н Землянский,
А А Мурзин,
Б.Г Ильин/Внедрение
эффективных ресурсосберегаюпих технологий при строительстве трубопроводов в
сложньи грунтовых условиях Севера сб науч тр /ВНИИСТ - М ,1989 -С 97-102
20 Землянский
В Н
Опыт
производства
заполнителей
с
использованием
печей
переменного сечения/В Н Землянский, А Г Николаев, В В Дьяконов//Строительство
трубопроводов.-1991 -№5 -С.33-34.
21 Сысоев В В Организация производства керамического кирпича на механизированных
предприятиях
малой
мощности/В В Сысоев,
В Н Землянский//Строительство
трубопроводов -1992 -№4-С 22-23
22 Землянский В Н. Перспективы строительства на Яреге мини-завода для керамзитовых
блоков из попутных отходов нефтешахт /В Н Землянский, Г Р Авджиев, В В Царев//
Современные проблемы строительного материаловедения. Академические чтения
Р А А С Н Материалы к Междунар. конф Ч 4/СГАСА.-Самара, 1995 -С 29-32
23 Землянский В Н Использование минерально-сьфьевых ресурсов Тимано-Печорской
провинции Р К на предприятиях стройиндустрии /В.Н Землянский, А В Кирсанов,
Л А АндроноваУ/Проблемы мира сегодня роль Р К в устойчивом развитии России'
матер научно-практической конференции. -Сыктывкар, 1997 - С 90-93.
24 Землянский
керамических
В Н.
Анализ
технологических
принципов
материалов на основе карбонатных
создания
эффективных
глин и скальной вскрыши
бокситовых руд Республики Коми /В.Н Землянский, Л Н.Андронова, П А Глущенко
//Резервы производства строительных материалов' материалы междунар
научно-
технической конференции , ч 2/Алт Г Т У -Барнаул, 1997 -Секц 4-С 41 -44
25 Землянский
В Н
Пути
титансодержапшх
руд
исследования
РК
для
попутных
продуктов
производства
бокситовых
и
базальтоволокяистых
материалов/В Н Землянский, С А Миронов, А В Кирсанов//Вопросы планировки и
застройки городов' сб матер Международной научно-практ конф, 29-30 мая 1997
/Пензенская Г А С А -Пенза, 1997 -С 165-168
26 Беляев С Н Вскрыптые породы месторождений бокситов Р К - ценное сырье для
промьппленности /С Н Беляев, В Н Землянский, В Н Пантилеенко//Город в Заполярье
42
и
окружающая
среда:
Труды
2-ой
Международной
конференции,
1997.-
Сьштьшкар,1998 -С.56-58
27. Эффективный теплоизоляционный материал из вскрышных пород месторождений
бокситов /В Н Землянский, Г Г.Белых, С.Н Беляев и др.//Проблемы освоения ТиманоПечорской
провинции:
Тез.
докл
Международаюй
конференции-семинара
ИМ.Д Г.Успенского, 2-7 февраля 1998г., Ухта ч 2 - Ухта, 1998 -Секц.З.-С.106-107.
28 Землянский В.Н.
Строительные материалы с использованием попутных пород
бокситовых и титановых руд дня строительства на Севере: Монография -Ухта. УГТУ.2002.-144С.: ил
29. Землянский В Н. Возможности использования алюмосиликатов, как попутных пород
бокситовых руд в производстве пористых заполнителей и строительной керамики
/В Н.Землянский, В В.Глебова, В.Н.ПантилеенкоШроблемы прочности материалов и
сооружений на транспорте' сб.тр V Междунар. конф /ЧТУ.-Череповец, 2002. - С.39-42.
30 Землянский В Н Керамический кирпич объемного окрашивания с использованием
попутных пород бокситовых
материалы - 2003 -№2-С
и титановых руд
/В Н Землянский//Строительные
50-51.
31 Землянский В Н Совершенствование технологии производства керамзитового песка в
коротких печах /В Н Землянский/Щемент и его применение - 2003 -ХзЗ -С 39-41.
32 Землянский В Н
Строительная промьшшенность поможет решить экологические
проблемы /В Н Землянский, Л А.Ерохина, О А Турубанов, А В Пинчук//Народное
хозяйство Республики Коми Спец вьшуск к ПТ-ей Междунар конференции «Город в
Заполярье и окружающая среда», Воркута, 2-6 сект. 2003г - Сыктьгекар.2003.-С.60-63
33 Ратушная
А Б
Исследование
минерального
состава
и
свойства
сырья
для
производства керамических лицевых изделий в Республики Коми/А В Ратушная,
В Н.Землянский
//Минералогия, геммология, искусство-СПб издСПбГУ, 2003.-
С.62-63.
34 Землянский В Н
слоистыми
Аглопорит - эффективный материал для возведения зданий со
ограждающими
конструкциями/В Н Землянский,
Л.А Ерохина,
Н С.Вишпевская//Сб иауч тр • Материалы научно-технической конферащии 15-16
апр 2002г.-Ухта. У Г Т У , 2003.-е 269-274.
35 Землянский В Н Получение высокоактивных неорганических вяжущих веществ из
карбонатного
сырья
дл»
теплоизоляционных
и
силикатных
материалов
/В Н Землянский, Н С Вишневская, В.В Глебова//Сб научи тр • Материалы научнотехнической конференции 15-16 апр 2002г-Ухта У Г Т У , 2003.-е 274-279
36 Землянский В Н Математическая модель прогнозирования технологии производства
материалов для теплоизоляции водоводов на нефтяных месгорождепиях Севера
/В Н Землянский, Е М Селеверстова//Современное состояние и перспектива развития
строительного материаловедения' материалы VIlI-x Академических чтений Р А А С Н ,
20-24 сент 2004/СГАСУ - Самара, 2004 -С 182-184
37 Селеверстова Е М
Перспективы развития производства минеральных волокон с
использованием попутных пород бокситовых руд в промышленном и гражданском
строительстве на Севере России /Е М Селеверстова, В И Землянский//Проблсмы
43
строительного комплекса России' материалы УТЛ Междунар научно-техн конф , 2-5
марта 2004г -Уфа- изд У Г Н Т У , 2004 Т 1 -С 155-156
38 Землянский В Н. Технология заполнителей для легких бетонов и строительная
керамика
с
использованием
/В Н Землянский,
местного
В В.Прокофьева,
сырья
и
отходов
промьппленности
О.А Турубанов/ЯТроблемы
строительного
комплекса России' материалы УП1 Международной научно-технической конференции
2-5марга 2004г.-Уфа. изд-во У Г Н Т У , 2004 Т.1-С.153-154.
39 Землянский В Н Использование попутных пород бокситовых руд в конструкционном
легком бетоне /В.Н Землянский//Строительные материалы -2004 - X» 3-С 54-55
40 Синтез керамических материалов и заполнителей бетона из алюмосиликатного и
глиноземистого сырья методом кристаллизации /В Н. Землянский, О С Кочетков,
В.А Копейкин, Ю Г Смирнов//Х съезд Российского минералогического общества
«Минералогия во всем пространстве сего слова» Сборник материалов - СПб Изд
СПбГУ, 2004 -С 68-69
41 Оценка роли латеритных бокситов Среднего Тимана и их техногенных отходов в
процессе
кристаллизации
новообразований
керамических
материалов
/В.Н Землянский, О С.Кочетков, О.А.Турубанов, В.Н.Филиппов//Извесгия
ВУЗов
Горный журнал - 2005 -№2 -С 61-66
42 Землянский В Н Роль технологического обогащения некондиционного минерального
сырья Республики Коми при кристаллизации расплава для производства строительной
керамики/В Н Землянский//ХУ
Российское
совещание
по
экспериментальной
минералогии/ Р А Н , РМО, Институт геологии Коми Н Ц УрО Р А Н -Сыктьшкар, 2005 С.457-460.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах с
заверенными подписями просьба
присылать по адресу 394006, г. Ухта Республика Коми, ул Первомайская, 13, Ухтинский
государственный технический университет, ученому секретарю диссертационного совета
Д 212 291.01, канд техн наук, профессору Н М.Уляшевой.
Соискатель'
^(Д^75^
18751
зЕмлянский рнБ Русский фонд
РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНС
Fe-СИЛИКАТНЫХ ГОРНОПРОМЫП]
(на примере бокситовых и т<
я Тиманской минерл
Восточно-Европ
ОПП^Л
А
^v^'-^'-''""
0 1 ^ / 1 0
^Л.
I
^У
АВТОРА
Подписано к печати 31 08 2005 г Формат бумаги 60x84 1/16
Бумага офсетная. Печать трафаретная Уел печ л. 2,55
Тираж 120 экз. Заказ № 192
Ухтинский государственный технический университет
169300, г Ухта, ул. Первомайская, 13.
Отдел оперативной полиграфии УГТУ
169300, г. Ухга, ул. Октябрьская, 13.
Лицензия ПД № 00578 от 25 мая 2000 г
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
2 426 Кб
Теги
bd000102042
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа