Введение к работе
Актуальность проблемы. В современной
строительной индустрии стали чрезвычайно актуальны
проблемы, связанные с энерго-, ресурсосберегающими и
экологически безопасными технологиями производства
строительных материалов и изделий. Введение в действие
энергосберегающих норм по тепловому сопротивлению
ограждающих конструкций, согласно изменений СНиП II -
3 - 79, сделало использование традиционных стеновых
материалов технически и экономически
нецелесообразными. В связи с этим возникла потребность в эффективных теплоизоляционных материалах.
Одним из перспективных видов строительных
теплоизоляционных материалов является пеностекло -
высокопористый неорганический материал, обладающий
рядом достоинств перед другими изоляционными
материалами: достаточно высокой прочностью при низких
значениях объемной массы, негорючестью и
биостойкостью. Но несмотря на явные преимущества пеностекла, применение его в строительной индустрии не получило достаточно широкого развития из - за повышенных энергозатрат при производстве. Так, в производстве пеностекла по известным технологиям, описанным Китайгородским И.И., Кешишяном Т.Н., Демидовичем Б.К., Шиллом Ф., используются минеральные сырьевые компоненты, требующие высокотемпературного процесса варки стекла при температуре порядка 1450С, грануляции и обжига (вспенивания) пеностекла по порошковому способу (т.н. 2- стадийный процесс). При варке стекла обычно использовалось кондиционное сырье стекольной промышленности: песок, щелочной компонент и для вспенивания - специальные газообразователи.
В работах ученых, работавших в области синтеза пеностекла (Китайгородского И.И., Жукова А.В., Ришиной В.А.) было предсказано и впоследствии получено Саакяном Э.Р., Ованесовой И.Э. пеностекло по одностадийному способу, без энергоемкой стадии варки основного стекла. Анализ работ, выполненных в этом направлении, позволил автору сделать вывод о том, что при производстве пеностекла в качестве сырьевых компонентов могут быть использованы как природные горные породы, так и материалы искусственного происхождения (техногенные отходы, стеклобой и.т.д.).
Стеклообразующая способность шихты определяется
оксидным составом, позволяющим предопределять физико
- химические и физико -механические свойства пеностекла.
Соответственно для получения стеклоизделий
приоритетным фактором является химический состав
шихты. Однако фазовый состав компонентов шихты,
определяемый генетикой или термодинамической
характеристикой (тепловым прошлым) минерального компонента играет не последнюю роль в получении стеклоизделий. В связи с этим автор находит чрезвычайно важным исследование вопроса получения пеностекла в зависимости от состава оксидов и фазового состава компонентов шихты.
Потребность в строительных теплоизоляционных материалах и обеспечение снижения их стоимости решается путем расширения материально - сырьевой базы за счет использования местных природных ресурсов и замены дорогостоящих компонентов менее дорогим сырьем (техногенными отходами).
Работа выполнялась в соответствии с планом научных исследований НИЛСТРОМ ВСГТУ совместно с Бурятским институтом природопользования СО РАН по направлению "Комплексное использование минерального сырья и
отходов промышленности Бурятии для получения эффективных строительных материалов".
Дели и задачи исследований. Целью настоящей
работы явилось получение теплоизоляционного материала
- пеностекла на основе многокомпонентной шихты с
использованием щелочных алюмосиликатных пород и
отходов промышленности, исследование влияния состава
исходных компонентов и условий подготовки сырьевых
компонентов на процесс вспенивания, подбор
оптимальных составов и температурных режимов вспенивания.
Научная гипотеза использования перлита, сиенитовых пород (нефелина, сыннырита), стеклобоя и свинцово - железистых отходов горно - обогатительного комбината основана на предположении взаимного активного участия основных оксидных компонентов в процессе стеклообразования и вспенивания при получении пеностекла.
Научная новизна работы:
* впервые предложена в качестве шихты
многокомпонентная система, состоящая из эффузивной
породы (перлита), стеклобоя, щелочных активаторов
(алюмосиликатов - нефелиновых сиенитов, сынныритов) и
свинцово - железистых отходов горно - обогатительного
комбината;
установлены оптимальные составы шихты, режимы и условия получения пеностекла;
выявлено влияние различных способов измельчения на дисперсность шихты, структуру и физико - механические свойства пеностекла;
* разработаны и предложены составы пеностекла с
добавкой свинцово-железистых отходов горно
обогатительного комбината в качестве плавня;
* изучены физико - химические процессы стекло- и фазообразования в зависимости от состава оксидов;
На основе теоретических положений по созданию и развитию производства пеностекла на основе алюмосиликатных пород и отходов промышленности проведены работы по следующим направлениям:
1. Исследование основных процессов, происходящих
при стеклообразовании и вспенивании композиции в системе
"перлит - стеклобой - сиенитовая порода" с добавкой
свинцово - железистых отходов горно - обогатительного
комбината.
2. Установление рациональных соотношений
компонентов шихты для получения пеностекла с
требуемыми свойствами.
3. Определение рациональных температурных
режимов вспенивания пеностекла.
4. Оптимизация составов шихт и температурных
режимов вспенивания пеностекла методами математического
планирования.
Автор защищает:
результаты теоретических и экспериментальных исследований выбора многокомпонентного состава шихты для производства пеностекла на основе перлита, стеклобоя, сиенитовых пород(нефелинового сиенита, сыннырита) и свинцово - железистых отходов ГОКа;
составы многокомпонентной шихты в системах "перлит - стеклобой - сиенитовая порода" и "перлит -стеклобой - сиенитовая порода - отходы ГОКа";
результаты изучения влияния температурных режимов на свойства пеностекла;
результаты исследования влияния введения свинцово - железистых отходов в состав шихты на снижение температуры вспенивания пеностекла;
результаты исследования влияния механоактивации на свойства пеностекла;
рекомендации по технологии изготовления изделий из пеностекла на основе многокомпонентной шихты;
* результаты физико - химических методов
исследований пеностекла.
Практическое значение работы:
* получены составы шихты для пеностекла,
позволяющие снизить температуру вспенивания до 750 -
800С и получить равномерно пористую структуру
пеностекла с преимущественно закрытыми порами;
предложена композиция для изготовления изделий из пеностекла (подана заявка на изобретение).
получены изделия из пеностекла на основе шихты из перлита, стеклобоя, сиенитовых пород с добавкой отходов ГОКа;
выполненная работа координируется задачами комплексной программы по проблеме " Комплексное использование минерального сырья и отходов промышленности Бурятии для получения эффективных строительных материалов".
Реализация работы. Результаты исследований приняты и учтены лабораторией кирпичного завода ОАО "Загорск". Расчетный годовой экономический эффект от внедрения пеностекла в производство составит 1862 тыс. руб. в год при производительности 50 тыс. м3 в год.
Проведены испытания опытных образцов пеностекла в лаборатории завода с составлением акта об их выпуске.
Апробация работы. Основные положения
диссертации докладывались и обсуждались на научно -практических конференциях ВСГТУ г. Улан-Удэ (1995 -1998 г.г.); на научной конференции БИЕН СО РАН г. Улан-Удэ (январь, 1997г.); на VII международной конференции
по высокотемпературной химии силикатов в г. Санкт -Петербурге (апрель, 1998 г.);
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 7 статей и подана заявка на изобретение по составу сырьевой шихты.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка литературных источников из 130 наименований и содержит /50 страниц машинописного текста, включая рисунков, 0 таблиц, 1 приложение на 2 страницах.
Похожие диссертации на Пеностекло на основе щелочных алюмосиликатных пород и отходов промышленности
