Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Строительные материалы и изделия

Диссертационная работа:

Орлов Александр Анатольевич. Магнезиальное вяжущее низкотемпературного обжига из бруситовых пород и материалы на его основе: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.23.05 / Орлов Александр Анатольевич;[Место защиты: Южно-Уральский государственный университет].- Челябинск, 2012.- 21 с.

смотреть введение
Введение к работе:


Актуальность

В настоящее время отмечается тенденция к значительному ускорению темпов строительного производства при обеспечении высокого качества возводимого жилья и максимально возможном ресурсосбережении. В связи с этим строительная индустрия испытывает потребность в современных, экологичных материалах с высокими физико-механическими свойствами. К ним можно отнести материалы на основе магнезиального вяжущего, имеющие высокую прочность в ранние сроки твердения в естественных условиях, что делает их более энергоэффективными по сравнению с цементными материалами за счет отказа от тепло-влажностной обработки. Кроме того, магнезиальные материалы препятствуют размножению бактерий и грибков, не искрят, не пылят, что делает их применение предпочтительным при внутренней отделке помещений. Актуальной научно-технической задачей является разработка элементов комплектной системы для внутренней отделки из стекломагнезиального листа и шпаклевки.

В это же время в нашей стране наблюдается дефицит качественного магнезиального вяжущего. Перспективным представляется получение магнезиального вяжущего из брусита, что обеспечивает однородность качества материала и позволяет снизить эмиссию углекислого газа в атмосферу, так как породообразующий минерал брусит (Mg(OH)2) не выделяет при обжиге CO2 в отличие от традиционного сырья – магнезита (MgCO3). При этом особенную актуальность приобретает использование в производстве магнезиальных вяжущих серпентинизированных бруситовых пород третьего сорта, непригодных для производства огнеупоров и накапливающихся в отвалах. Это позволит расширить сырьевую базу для производства вяжущих, улучшить экологическую обстановку ряда промышленных регионов и приведет к снижению себестоимости конечной продукции. Основной проблемой, сдерживающей развитие производства магнезиального вяжущего из таких пород, является высокая энергоемкость его получения (около 8 ГДж/т) в связи с высокой температурой обжига – более 1000 оС. Это приводит к значительному расходу теплоносителя, частой замене футеровки печи, повышенному загрязнению атмосферы и ухудшению условий труда. Известно значительное количество исследований, посвященных вопросу снижения энергетических затрат при производстве портландцемента или извести, тогда как проблема экономии энергии при получении магнезиального вяжущего вещества мало изучена и в настоящее время не имеет практического решения.

Настоящая работа посвящена вопросам повышения эффективности магнезиальных материалов путем снижения энергоемкости производства вяжущего из низкосортного бруситового сырья и направлена на разработку элементов комплектных отделочных систем из магнезиальных материалов, полученных из этого вяжущего.

Диссертационная работа выполнялась в рамках программы «У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере 2009-2011 гг., при поддержке Правительства Челябинской области в рамках конкурса исследовательских проектов 2008 г.

Цель работы: Разработка магнезиального вяжущего низкотемпературного обжига из серпентинизированной бруситовой породы и строительных отделочных материалов на его основе.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

исследовать состав, структуру и свойства низкосортного брусита Кульдурского месторождения;

изучить процессы, происходящие при термической обработке бруситового сырья без добавок и в присутствии добавок-интенсификаторов;

выявить влияние различных добавок-интенсификаторов на технические характеристики получаемого вяжущего;

разработать энергосберегающий способ получения магнезиального вяжущего с добавками-интенсификаторами и оценить его эффективность;

разработать эффективные способы получения стекломагнезиального листа (СМЛ) и магнезиальной шпаклевки на основе магнезиального вяжущего низкотемпературного обжига, определить возможность совместной работы полученных материалов и разработать нормативную документацию, регламентирующую их производство.

Научная новизна

Выявлено, что для снижения температуры получения магнезиального вяжущего из серпентинизированных бруситовых пород целесообразно использовать добавки-интенсификаторы способные, к образованию расплава в начале температурного интервала разложения минералов бруситовой породы и/или способные к дестабилизации кристаллической решетки этих минералов;

Установлен механизм действия добавок: наиболее эффективно снижают температуру обжига бруситовой породы добавки-интенсификаторы, способные образовывать расплав в температурном интервале дегидратации породы за счет расклинивания микротрещин и ускорения теплообмена в обжигаемом материале при одновременной дестабилизации кристаллических решеток минералов ионами добавки;

Выявлено, что при одинаковом отношении «затворитель/вяжущее» определяющую роль в формировании физико-механических свойств шпаклевки на основе магнезиального вяжущего играет взаимодействие продуктов гидратации вяжущего с наполнителем в поверхностном слое с образованием новых соединений, в результате чего упрочняется зона контакта камня с заполнителем.

Практическая значимость

Разработан способ получения магнезиального вяжущего из низкосортных бруситовых пород при снижении температуры обжига на 300 С по сравнению с ранее известной технологией, что позволяет уменьшить затраты энергии с 7 до 3,4 ГДж/т. Полученное вяжущее удовлетворяет требованиям ТУ 5744-001-60779432-2009 «Магнезиальное вяжущее. Технические условия»;

Предложен способ двухступенчатого гранулирования шихты, позволяющий на первом этапе ввести в сырьевую смесь основную добавку-интенсификатор (бишофит), а на втором – получить гранулы требуемой прочности для обжига в производственных условиях во вращающейся печи за счет создания на поверхности гранул прочной пленки из жидкого стекла;

На основе магнезиального вяжущего низкотемпературного обжига впервые получены элементы комплектной системы из СМЛ и шпаклевки для внутренней отделки помещений с любым влажностным режимом, разработан проект технических условий, регламентирующих их производство.

Автор защищает

  1. Результаты эксперимента по определению эффективности действия различных добавок-интенсификаторов;

  2. Разработанный способ получения магнезиального вяжущего низкотемпературного обжига из низкосортных бруситовых пород при двухступенчатом гранулировании шихты перед обжигом;

  3. Установленные закономерности влияния температуры обжига, типа и дозировки добавки-интенсификатора на процессы разложения основных минералов серпентинизированных бруситовых пород;

  4. Результаты исследования влияния добавок бишофита и натриевого жидкого стекла на физико-механические свойства получаемого вяжущего;

  5. Разработанные рецептуры и технологии СМЛ и шпаклевки на основе магнезиального вяжущего низкотемпературного обжига;

  6. Результаты натурных испытания элементов комплектной системы из СМЛ и шпаклевки при натурных испытаниях.

Внедрение результатов

Способ низкотемпературного обжига бруситовой породы третьего сорта Кульдурского месторождения с добавками-интенсификаторами внедрен на ООО «Тагильский огнеупорный завод» (г. Нижний Тагил) при получении магнезиального вяжущего, соответствующего требованиям ТУ 5744-001-60779432-2009 «Магнезиальное вяжущее. Технические условия». Опытная партия объемом 100 т выпущена 9.09.2009 г.

Способ двухступенчатого гранулирования и разработанный состав шихты внедрен на ООО «Тагильский огнеупорный завод» (г. Нижний Тагил) при производстве модифицированного магнезиального вяжущего. Опытная партия объемом 60 т выпущена 10.06.2011 г.

Состав смеси для производства СМЛ из магнезиального вяжущего низкотемпературного обжига внедрен на ООО «Уралхим» (г.Челябинск), разработан проект ТУ. Опытная партия объемом 30 м2 выпущена 20.09.2011 г.

Достоверность результатов работы

Достоверность научных выводов и результатов работы обеспечена применением стандартных методов и поверенного оборудования при испытании материалов в условиях аттестованной лаборатории, использованием адекватных математических моделей и их анализом, необходимым числом образцов в серии для обеспечения доверительной вероятности результатов испытаний, равной 0,95. Исследования свойств и структуры магнезиального камня проведены с применением комплекса современных физико-химических методов анализа: дифференциально-термического (ДТА), рентгенофазового (РФА), электронной растровой микроскопии. Соответствие свойств вяжущего, получаемого в лаборатории и на производстве, также подтверждает достоверность экспериментальных данных.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава ЮУрГУ (НИУ) в 2009...2011 гг, на Международной научно-практической конференции «Строительство-2009» в г. Ростов-на-Дону в 2009 г., на Международной научной конференции «Наука и образование: фундаментальные основы, технологии, инновации» в г. Оренбург в 2010 г., на Международном строительном форуме «Бетон, цемент, сухие смеси» в г. Москва в 2010 г., на Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов» в г. Белгород в 2010 г., на 68-ой научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов СПбГАСУ в г. Санкт-Петербург в 2011г., на Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития строительного материаловедения: энерго- и ресурсосбережение в строительстве» в г. Челябинск в 2011 г.

Публикации: основное содержание работы опубликовано в 5 статьях, 2 из которых в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, по результатам работы получено решение о выдаче 1 патента Российской Федерации на способ получения магнезиального вяжущего низкотемпературного обжига (Заявка № 2010140168/03(057545), дата подачи 30.09.2010).

Структура работы. Диссертация состоит из 5 глав, основных выводов, библиографического списка из 116 наименований и 3 приложения. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 48 таблиц и 49 рисунков.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net