WWW.INFO.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Интернет документы
 

«ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ В ПРОМИСЛОВОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ Сердюк В.Р., д.т.н. професор, Сідлак О.С., здобувач Вінницький національний технічний університет ...»

УДК 666.972

СУЧАСНІ ПІДХОДИ ПО ЗАСТОСУВАННЮ МЕТОДІВ АКТИВАЦІЇ ЗОЛИ ВИНОСУ ТЕС

ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ В ПРОМИСЛОВОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Сердюк В.Р., д.т.н. професор, Сідлак О.С., здобувач

Вінницький національний технічний університет

Анотація

Проаналізовано методи активації золи винесення ТЕС їх види та основні властивості. Розглянуто існуючі технічні засоби для механічної, механохімічної та інших методів активації. Наведено приклад використання в сучасних будівельних матеріалах золи та шлаку ТЕС, залежно від виду активації, мінералогічного та хімічного складу.

Ключові слова: зола, ТЕС, методи активація, будівельні матеріали.

Аннотация

Проанализированы методы активации золы унос ТЭС их виды и основные свойства. Рассмотрены существующие технические средства для механической, механохимической и других методов активации. Приведен пример использования в современных строительных материалах золы и шлака ТЭС, в зависимости от вида активации, минералогического и химического состава.

Ключевые слова: зола, ТЭС, методы активация, строительные материалы

SummaryAnalyzed activation methods of TPS`s fly ash, types and their basic properties. Were considered existent technical tools for mechanical, mechanochemical and other activation methods. Give an example of  using TPS`s ash and slag in modern materials, depending on the type of activation of the mineralogical and chemical composition.

Keywords: ash, TPS, activation methods, building materials.

Найперспективнішими для утилізації у виробництві будівельних матеріалів, з точки зору мінералогічного та хімічного складів, є відходи теплоенергетичної галузі, які представлені золами та шлаками ТЕС.

Ефективні способи введення значної кількості золошлакових відходів до складу різних видів будівельних матеріалів, у тому числі бетонних сумішей, можуть бути реалізовані шляхом використання сучасних технологій отримання в’яжучих низької водопотреби, тонкомелених цементів та інтенсивної технології окремого приготування складових бетонної суміші, випуск композиційних цементів та інші. Це в свою чергу дозволить економити клінкерну складову цементу за рахунок використання активних мінеральних добавок.

Результати досліджень

Кількість золошлакових відходів, що використовується у складі в’яжучої речовини та бетонної суміші, може бути збільшена за рахунок її активації різними способами, в тому числі механічним, хімічним, термічним та комплексним (гідромеханічним, механохімічним, електро-механохімічним). [1,2]

Механічна активація полягає у підвищенні питомої поверхні вихідної золи шляхом її помелу. Для помелу використовують: шаровий млин, вібраційний млин, молотковий млин дезінтегратор. Дезінтегратор являється однією з найкращих установок для ультра-мілкого помелу в тому числі й для помелу золи. [7].

Це сприяє не тільки кількісному підвищенню реакційної здатності реагентів, але й має якісний ефект: формування нових активних поверхонь алюмосилікатної фази, що містять мікродефекти, які відрізняються високою поверхневою енергією і, відповідно, реакційною здатністю. У той же час підвищення питомої поверхні золи більше 700 м2/кг призводить до зниження міцності внаслідок збільшення водопотреби.

Відокремлення більш тонкої фракції золи (до 45 або 90 мкм) можливо не тільки завдяки помелу, але й шляхом сепарації. Такий підхід сприяє економії енергії в процесі помелу, але не дозволяє утилізувати всі 100 % золи. [3].

Хімічна активація золи найчастіше пов’язана з розчиненням алюмосилікатного скла золи у лужному середовищі. Кислотна активація, яка іноді використовується у хімічній технології, широко не використовується в галузі будівельних матеріалів у зв’язку з високою вартістю як матеріалів, так і процесу, а також небезпечністю для персоналу та обладнання. На сьогодні існує декілька напрямків хімічної активації:

Лужноземельна, сульфатна та лужна активації. У першому випадку як активатор золи використовують портландцемент або вапно; фазовий склад новоутворень представлений переважно низько основними гідросилікатами кальцію. У другому випадку як активатор використовують сульфати кальцію (гіпс або наближені до нього за складом речовини), а фазовий склад новоутворень представлений переважно різними видами гідросульфо-алюмінатів кальцію.

У третьому випадку активаторами є гідроксиди, силікати або карбонати лужних металів, а новоутворення представлені відповідно лужноземельними або лужними гідросилікатами та гідроалюмосилікатами. Недоліком сульфатної активації золовмісного цементу є нестабільність у часі гідросульфоалюмінатів, у першу чергу – етрингіту, а також можливість утворення вторинного етрингіту, що може призвести до розвитку деструктивних процесів у структурі бетону, що твердіє. У той же час, сульфатна активація за наявності силікатних добавок може бути ефективно використана для отримання довговічних золовмісних цементів та матеріалів на їх основі незалежно від технології випалювання вугілля та вилучення золи. [4,6].

Лужноземельна активація традиційно проводилась з використанням сполук на основі лужноземельних металів (кальцієвмісних речовин: вапна, портландцементу тощо). Отримані таким чином вапняно-зольні в’яжучі або пуцоланові портландцементи на основі золи широко використовуються у будівельній галузі. Як правило, традиційний підхід не дозволяє вводити значну кількість золи до складу в’яжучої системи, що стримує подальший розвиток концепції використання «високо золовмісних» цементів. Прогрес у розвитку лужних в’яжучих дозволив запропонувати інші підходи до вирішення цієї проблеми, що передбачають використання сполук лужних металів. Особливістю таких систем, де використовується лужна активація, є високе значення рН дисперсійного середовища. При правильному підборі складу та концентрації лужного активатора сполуки лужних металів різко інтенсифікують першу стадію хімічної деструкції вихідної алюмосилікатної фази золи, а потім беруть активну участь у процесах синтезу. [4,5].

Термічна активація базується на збільшенні розчинності кремнезему та глинозему при підвищенні температури. Що стосується цементів на основі активованих зол, то термічна активація використовується на етапі мокрого помелу або теплової обробки відформованих виробів (пропарювання, автоклавування тощо). Як і у випадку механічної, термічна активація ефективна тільки у поєднанні з хімічною.

Додаткове використання пластифікуючих добавок (враховуючи відносно велику кількість використаної золи у складі в’яжучої системи) необхідно як для регулювання реологічних властивостей отриманих бетонних сумішей, так і кінетики набору міцності бетону на ранніх етапах твердіння.

Мікрохвильова активація При традиційному нагріві передача теплоти від нагрівача до об'єкту, що нагрівається, відбувається поступово, за рахунок конвекції, теплопровідності і радіаційного переносу теплової енергії від зовнішніх ділянок до внутрішніх і завжди пов'язана з виникненням температурного градієнта. МХ - випромінювання, в багатьох випадках володіє досить доброю проникною здатністю, з молекулами (іонами) по всьому об'єму опроміненого матеріалу. В результаті нагрівання відбувається одразу по всьому об'єму опроміненого зразка [8].

Помітне поглинання МХ - випромінювання спостерігається при опроміненні багатьох рідин і рідких розчинів. Особливо сильне поглинання спостерігається у води та водних розчинів. Взаємодія МХ - випромінювання з твердими зразками може супроводжуватися його відбиттям, поглинанням та проходженням через об’єм зразка без послаблення.

Тверді матеріали по характеру взаємодії з МХ - випромінюванням можна розділити на три групи. До першої групи належать метали, гладка поверхня яких повністю відбиває МХ - промені. При цьому метал не нагрівається, тому що втрат енергії МХ - випромінювання в його об’ємі практично немає. Якщо ж поверхня металу шорстка, то МХ - випромінювання здатне викликати на таких поверхнях дуговий розряд [8, 9].

До другої групи належать діелектрики, пропускають МХ - випромінювання через свій об’єм практично незміненим: оксиди кремнію, різні види скла, фарфор і фаянс, поліетилен, полістирол і фторопласти (тефлон та ін.).

До третьої групи належать діелектрики, при проходженні через об’єм яких відбувається поглинання МХ- випромінювання, що супроводжується, зокрема, розігрівом зразків.

Поглинання МХ - випромінювання обумовлено дією двох чинників. По-перше, при накладенні МХ - поля рух диполів (полярних молекул чи інших відокремлених груп атомів) набуває певну орієнтацію, пов'язану з характером накладеного поля. Коли інтенсивність МХ - поля зменшується, орієнтація, що виникла зникає і хаотичність обертального (і коливального) руху молекул відновлюється, при цьому виділяється теплова енергія. При частоті 2,45 ГГц орієнтація диполів молекул і їх розупорядкування може відбуватися кілька мільярдів раз в 1 с, що і призводить до швидкого розігріву зразка. Для поглинання МХ - випромінювання по цьому механізму необхідно, щоб зв'язок диполя з оточуючими його в речовині атомами забезпечувала певну свободу його обертального (коливального) руху. Якщо диполь пов'язаний з матрицею жорстко і такі коливання слабкі, то і помітного поглинання енергії МХ - поля цим шляхом відбуватися не буде [9].

Другий фактор, особливо важливий для тепловиділення при МХ - впливі у водних розчинах, обумовлений спрямованою міграцією присутніх в розчині іонів під дією зовнішнього поля. Така міграція іонів - це фактично протікаючий через розчин електричний струм силою I. Проходження струму I через провідник з опором R призводить до виділення теплоти, пропорційної IR2. Так як опір R зростає з ростом температури, а сила струму, що переноситься іонами I - з ростом їх концентрації, то обидва ці чинники помітно впливають на тангенс втрат МХ - випромінювання в розчинах.

Об'ємний, а не тільки поверхневий (як це відбувається при звичайній тепловій дії) характер розігріву зразків, що опромінюються - важлива особливість впливу МХ - поля. Якщо контейнер для зразка виготовлений з матеріалу, який практично не поглинає МХ - випромінювання, то під дією МХ - поля може спостерігатися швидкий підйом температури по всьому об'єму матеріалу, що міститься в контейнері. В результаті виникає значне прискорення різних хімічних процесів (органічні реакції, процеси розкладання, спікання) [9, 11].

Вплив МХ - випромінювання може призводити до деструкції молекул і появі в зразку, що опромінюється, підвищеної концентрації вільних радикалів. Це дозволяє в деяких випадках проводити з використанням МХ – опромінення, хімічні реакції, початок яких зумовлено появою (зазвичай в рідкому середовищі) цих радикалів. Так як такі реакції здійснити без МХ - опромінення взагалі не вдається, то їх перебіг під дією МХ - випромінювання іноді називають мікрохвильовим каталізом.

На жаль, в даний час теорія взаємодії МХ - випромінювання з діелектриками поки ще не досягла такого ступеня розвитку, яка дозволила б заздалегідь передбачити, буде спостерігатися помітне поглинання МХ - поля діелектриком, чи ні. Тому доводиться проводити великі дослідження з вивчення впливу МХ - випромінювання на різні об'єкти.

В роботі «Обробка природного карбонату кальцію в свч - печі при дії поля біжучих електромагнітних хвиль» Шахін І.Х., Шапорев В.П були проведені дослідження карбонату кальцію двох модифікацій- кальцитової та арагонітової. В ході якої не виявлено істотний вплив модифікації структури СаСО3 на електрофізичні властивості карбонатів. Таким чином, можна вважати, характеристики, властиві для кальциту можуть бути використані для арагоніту.

Також було виявлено, що властивості отриманого продукту в СВЧ - печі, відрізняється від властивостей СаО виробленого за традиційною технологією; показано, що це явище вимагає спеціальних досліджень [12].

Багато неорганічні речовини (оксиди, сульфіди, карбіди, деякі кисневмісні солі) здатні інтенсивно поглинати МХ - випромінювання і при цьому зі швидкістю більше 100 град./хв. розігріватися до температури 1000°C і вище, що використовують при синтезі різних неорганічних матеріалів. Перевага такого нагріву полягає, зокрема, в тому, що вдається уникнути неконтрольованої зміни складу вихідної шихти і здійснити рівномірне спікання по всьому об'єму. При проведенні таких синтезів використовують як суміші, кожен компонент з яких здатний поглинати МХ - випромінювання і нагріватися під його дією, так і суміші, в яких МХ - випромінювання поглинає тільки один або декілька з усіх вихідних реагентів. [8-11].

Висновок

- В результаті проведених інформаційних досліджень щодо механічної активації було визначено, що він полягає у підвищенні питомої поверхні вихідної золи шляхом її помелу, але збільшення її понад 700 м2/кг призводить до зниження міцності внаслідок збільшення водопотреби. Ефективна тільки у поєднанні з хімічною так само як термальна активація.

- Недоліком сульфатної активації золовмісних цементів є нестабільність у часі гідросульфоалюмінатів, що може призвести до розвитку деструктивних процесів у структурі бетону, що твердіє.

- Традиційний підхід не дозволяє вводити значну кількість золи до складу в’яжучої системи, що стримує подальший розвиток концепції використання «високо золовмісних» цементів, але впровадження сполук лужних металів дає змогу проводити нові досліди в даному напрямку.

- Мх опромінення являється досить перспективним методом активації золи. Сприяє більш рівномірному і швидкому розігріву, що в свою чергу вивільняє сполуки, які приймають активну участь в процесі тужавлення золо-цементних розчинів.

Література

Setting and Hardening Behavior Using Ultrasound, and Compression strength development of concrete with different levels of cement by fly ash: 2-th International Symposium[Non-Traditional cement and concrete, Bilck and Kcrsner (eds)], (Brno, 1980) / Nele De Belie, ChristianGrosse, Gert Baert. – Brno, ISBN, 1980. – 214. – P. 2853-2858.

The Use of Fly Ash in Concrete: A Question of Classification: intern. ash Util. Sympos,(Lexington, Kentucky, 1997) / M.D.A. Thomas. – Lexington, Kentucky, 1997. – P. 333-342.

Бабаев Щ. Т., Дикун А. Д., Сорокин Ю.В. Физико-механические свойства цементного камня из вяжущих низкой водопотребности. – Строительные материалы, 1991 -№6. – 17-18с.

К.К. Пушкарьова Ресурсозберігаючі мінеральні в’яжучі речовини і високоефективні композиційні матеріали на основіпаливних зол і шлаків. - Збірник наукових праць УкрДАЗТ, 2013, вип. 138.- 19-26с.

Пушкарьова, К.К. Перспективні технології утилізації відходів паливно-енергетичної промисловості та ефективність їх застосування при отриманні будівельних матеріалів з підвищеними експлуатаційними характеристиками [Текст] / К.К. Пушкарьова, О.А. Гончар,В.В. Павлюк // Строительные материалы и изделия. – 2005. – № 4. – С. 20-23.

Pushkarova K.K. Physical - chemical foundations for synthesis of a durable artificial stone based on ash-cement-sulfate binding systems / K.K. Pushkarova, V.I. Gots, V.V. Pavljuk // Ibausil. – Weimar, 2006. – Р. 1-0829-0836.

Дворкин Л.И., Дворкин О.Л., Корнейчук Ю.А. Эффективные цементно-зольные бетоны. – Ровно. – 1998. – 195 с.

Пробоподготовка в микроволновых печах: Теория и практика / Под ред. Г.М. Кингстона, Л.Б. Джесси. - М.: Мир, 1991. - 336 с.

Архангельский Ю.С., Девяткин И.И. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов. - Саратов: Саратов. гос. ун-т, 1983. - 140 с.

Чмиленко Ф.А., Бакланов А.Н. Интенсификация пробоподготовки при определении элементов - примесей в пищевых продуктах // Журн. аналит. химии. - 1999. - Т. 54 - №1. - С. 6-16.

Бердоносов С.С., Бердоносова Д.Т., Знаменская И.В. Микроволновое излучение в химической практике // Хим. технология. - 2000. - №3. - С. 2-8.

Шахин И.Х., Шапорев В.П. Обработка природного карбоната кальция в свч – печи при воздействии поля бегущей электромагнитной волны // Интегрированные технологии и энергосбережение - 2004-№2, с. 96-106

Похожие работы:

«КОНТРОЛЬНО-СЧЕТНАЯ ПАЛАТА ХАБАРОВСКОГО КРАЯСПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕМЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по проведению контрольных обмеров объектов строительства, реконструкции и капитального ремонта, финансирование кото...»

«Б.8.22. Эксплуатация трубопроводов пара и горячей воды на опасных производственных объектах 1. На какие процессы не распространяются требования ФНП ОРПД? На техническое перевооружение опасного производственного объекта, на котором ис...»

«Приложение № 4 към чл. 16, ал. 3 Класификатор за предназначение на сградите, на съоръженията на техническата инфраструктура със самостоятелни обекти и на самостоятелните обекти в тях Код Наименование Стар код за съответствие 1 2 31. Сгради за постоянно и в...»

«КОНКУРСНА ДОКУМЕНТАЦИЈАЗа јавну набавку добра у поступку јавне набавке мале вредности „ГАСНA МЕРИЛА“ За потребе ЈП ЕЛГАС СЕНТА 2027144123531 Број јавне набавке:ЈН Г1/2016 Ознака:КД -Г1/2016 Датум: 04.03.2016. Рок за достав...»

«Тема 3. Природно-антропогенные особенности атмосферы3.1. Характеристика и физические особенности процессов в атмосфере Атмосфера, ее состав Условием появления и развития жизни на Земле является атмосфера — окружающая Землю газовая среда, воздушный бассейн. По объему и со...»

«ИНСТРУКЦИЯ ПО СОСТАВЛЕНИЮ ВКР"Для хранения и проверки принимаются РПЗ выпускных квалификационных работ в форматах doc, docx, rtf и odt, объемом не более 20 Мб, созданные в текстовых редакторах MS Word, OpenOffice Writer и других. Расчетно-...»

«Приложение N 2 к приказу Минрегиона России от 29.12.2011 N 627 Форма акта обследования на предмет установления наличия (отсутствия) технической возможности установки индивидуального, общего (квартирного), коллективного (общедомового) приборов учета г. 20 г. 1. (наименование юридического лица (индивидуального предпринимател...»

«Общая информация о проектах межеванияОсновные нормативно правовые акты регулирующие разработку проектов межевания.Земельный кодекс РФ. Градостроительный кодекс РФ. Жилищный кодекс РФ. Федеральный закон от 29 декабря 2004 года № 189-ФЗ "О введении в действие Жили...»

«Качество дошкольного образования По словам В.И.Слободчикова, качество дошкольного образования -это качество жизни ребёнка. Главной задачей государственной образовательной политики Российской Федерации в условиях модернизации системы образования является обеспечение современного ка...»

«Техническое творчество Тема 5. МЕТОДЫ ПОИСКА РЕШЕНИЙ ТВОРЧЕСКИХ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ. (12 ЧАСОВ) Лекция 5.4. Алгоритмические методы: алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ), стратегия семикратного поиска, метод твор...»









 
2018 www.info.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - интернет документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.