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
Металлургия техногенных и вторичных ресурсов

Диссертационная работа:

Гладких Инна Васильевна. Исследование и разработка процессов получения безобжиговых композиционных материалов из техногенного сырья: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.16.07 / Гладких Инна Васильевна;[Место защиты: Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»].- Новокузнецк, 2012.- 25 с.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы. В России ежегодно образуется около 4 млрд. т отходов, при этом отходы горнодобывающей отрасли составляют 88 % (3,35 млрд. т), металлургической – 4,6 % (175,2 млн. т), теплоэнергетики – 1,8 % (67,6 млн. т). Накопления отходов оцениваются в 120 млрд. т, а годовой экономический ущерб от загрязнения отходами окружающей среды составляет 10 % валового внутреннего продукта.

Лидером по количеству образующихся отходов является Кемеровская область, что обусловлено преобладанием в экономике региона отраслей промышленности с высоким ресурсным и энергетическим потреблением – горнорудная, металлургическая, теплоэнергетика. Общее количество образующихся в Кемеровской области отходов составляет 1,9 млрд. т, в том числе отходы горнодобывающей отрасли – 1,8 млрд. т, отходы металлургии – 29,7 млн. т, отходы теплоэнергетики – 3,1 млн. т. Накопления отходов этих отраслей в регионе превышают 22,5 млрд. т.

Являясь источником негативного воздействия на окружающую среду, отходы горнодобывающей отрасли, металлургии и теплоэнергетики в то же время представляют собой источник возобновляемого техногенного сырья для получения различных видов продукции. Широкие возможности для переработки техногенного сырья и продукции на его основе имеет металлургия. В настоящее время в металлургических агрегатах перерабатываются различные виды отходов – от традиционного металлолома до отработанных автопокрышек.

Перспективным направлением использования целого ряда отходов, накопленных на территории Кемеровской области, является производство на их основе композиционных огнеупорных и теплоизоляционных материалов для металлургии. Это обусловлено массовым потреблением огнеупорных и теплоизоляционных материалов для футеровки металлургических агрегатов и необходимостью их поставок на металлургические предприятия Кузбасса из других регионов. Доступными источниками местного техногенного сырья для производства огнеупорных и теплоизоляционных материалов являются лом огнеупоров, золошлаковые отходы теплоэнергетики, металлургические шлаки и пыли, глина вскрышных пород.

Вовлечение отходов в металлургическое производство позволит не только уменьшить антропогенную нагрузку на окружающую среду на территории размещения металлургических предприятий, но и снизить ресурсо- и энергоемкость технологических процессов, повысить их эколого-экономическую эффективность.

Цель работы. Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности изготовления безобжиговых композиционных огнеупорных и теплоизоляционных материалов из техногенного сырья на основе отходов металлургии, горнодобывающей отрасли и теплоэнергетики.

Основные задачи исследования:

- разработать методологию оценки качества техногенного сырья с целью использования его в качестве заменителя природного сырья для изготовления безобжиговых композиционных огнеупорных и теплоизоляционных материалов для металлургии;

изучить характеристики и технологические свойства техногенного сырья (отходы огнеупорных материалов, зольные микросферы золы-уноса ТЭЦ, саморассыпающийся шлак электросталеплавильного производства, дисперсные отходы ферросплавного производства – микрокремнеземистая пыль сухой газоочистки рудотермических печей и ферросилициевая пыль из аспирационных систем установок дробления и фракционирования ферросилиция, глина вскрышных пород) с целью возможного использования в производстве безобжиговых композиционных материалов;

исследовать влияние техногенного сырья на качество безобжиговых композиционных материалов, определить принципы создания композиций и оптимальные составы для последующего получения теплоизоляционных и огнеупорных изделий;

разработать процессы получения безобжиговых композиционных материалов из техногенного сырья, исследовать потребительские свойства и определить возможность их применения в тепловых агрегатах металлургии.

Научная новизна работы:

  1. Выявлены экзотермические эффекты при взаимодействии ферросилициевой пыли и водной керамической вяжущей суспензии (ВКВС) и объяснены причины, их обуславливающие: образование феррита натрия (в температурном интервале 100-120 0С), -фазы силицида железа (400-420 0С) и клиноферросилита (800-840 0С).

  2. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено формирование высокопористой структуры теплоизоляционных материалов вследствие образования водорода при взаимодействии ферросилициевой пыли и ВКВС.

  3. Впервые экспериментально установлено увеличение термостойкости огнеупорных материалов на 50-70 % при введении в состав шихты до 15 % отвального саморассыпающегося шлака электросталеплавильного производства ОАО «НКМК», что объяснено высоким содержанием шеннонита (g-2СаОSiO2), усиливающего полимеризацию вяжущего (ВКВС) и межфазовое взаимодействие частиц заполнителя.

  4. Определены значения констант в уравнении зависимости коэффициента теплопроводности от температуры для теплоизоляционных материалов на основе зольных микросфер, жидкого стекла и ВКВС.

Практическая значимость. Сформулирована концепция синтезирования новых видов безобжиговых композиционных теплоизоляционных и огнеупорных материалов для металлургии и теплоэнергетики на основе техногенного сырья и разработана методология его оценки, позволившие расширить перечень используемых отходов, разработать новые составы шихт и спрогнозировать свойства полученных изделий. Экспериментально доказана возможность использования ферросилициевой пыли в качестве газообразователя для изготовления безобжиговых композиционных теплоизоляционных материалов и подтверждена возможность использования экзотермического эффекта взаимодействия ферросилициевой пыли и ВКВС для сушки шихты в процессе изготовления теплоизоляционных материалов. Экспериментально подтверждена возможность получения термостойких огнеупорных материалов из техногенного сырья при использовании шлака ЭСПЦ в количестве 10-15 %. Определены уравнения зависимости коэффициента теплопроводности от температуры для теплоизоляционных материалов на основе зольных микросфер, жидкого стекла и ВКВС. Разработаны и рекомендованы к внедрению составы безобжиговых композиционных огнеупорных и теплоизоляционных материалов из техногенного сырья в качестве футеровки рабочего и изоляционного слоев среднетемпературной и низкотемпературной зон воздухонагревателя доменной печи ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат», а также футеровки газохода и перегородок конвективного пучка котла ОАО «Кузнецкая ТЭЦ».

Полученные научные результаты внедрены в учебный процесс в ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» при подготовке студентов по специальности 150109 “Металлургия техногенных и вторичных ресурсов”, 150103 «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей».

На защиту выносятся: теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности использования ферросилициевой пыли в качестве газообразователя и реализация экзотермического эффекта взаимодействия ферросилициевой пыли и ВКВС для сушки шихты в процессе изготовления безобжиговых композиционных теплоизоляционных материалов; результаты экспериментальных исследований влияния шлака ЭСПЦ, характеризующегося высоким содержанием шеннонита, на термостойкость огнеупорных материалов; результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению составов шихт и способов получения безобжиговых композиционных огнеупорных и теплоизоляционных материалов из техногенного сырья, отвечающих требованиям ГОСТа.

Автору принадлежит: формулирование цели и задач исследования, разработка методологии и критериев оценки качества техногенного сырья и процессов получения безобжиговых композиционных огнеупорных и теплоизоляционных материалов на его основе, проведение экспериментальных исследований, обработка результатов, их обобщение и анализ.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на: III Международной научно-практической конференции «Экономика, экология и общество России в 21-м столетии» (Санкт-Петербург, 2001 г.); Международной научно-практической конференции «Металлургия России на рубеже ХХI века» (Новокузнецк, 2005 г.); I и II Международной научно-практической конференции «Управление отходами – основа восстановления экологического равновесия в Кузбассе» (Новокузнецк, 2005, 2008 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 10 публикациях, в том числе в 5 изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Изложена на 161 странице машинописного текста, содержит 27 рисунков, 25 таблиц, список литературы из 153 наименований и 5 приложений.


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