Гранулированные пеностеклокристаллические материалы на основе золошлаковых отходов тепловых электростанций

• Автор: Кузнецова, Наталья Андреевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 196 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ НАУЧНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ В СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ
1.1 Общая характеристика золошлаковых отходов тепловых электростанций
1,20течественный и зарубежный опыт применения золошлаковых отходов в производстве строительных материалов
1.3Проблемы использования золошлаковых отходов в строительной индустрии
1.4 Возможности получения пеностекла и пеностеклокристаллических материалов на основе золошлаковых отходов ТЭС
1.5 Постановка цели и задач работы
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ РАБОТЫ
2.1 Низкокальциевое золошлаковое сырье
2.2 Высококальциевое золошлаковое сырье
2.3 Сравнительный анализ исследуемых золошлаковых отходов
2.4 Вспомогательные сырьевые материалы
2.5 Методология работы и методы исследования
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ
СТЕКЛОГРАНУЛЯТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗОЛОШЛАКОВОГО СЫРЬЯ
3.1 Оценка пригодности золошлакового ых отходов для получения низкотемпературного стеклогранулята
3.2 Разработка составов стекольных шихт на основе низко- и высококальциевого золошлакового сырья
3.3 Исследование влияния дисперсности исходной шихты на процессы силикато- и стеклообразования

3.4 Влияние фазового состава низкотемпературного стеклогранулята на его технологические свойства
3.5 Сравнительный анализ вязкостных характеристик и кристаллической способности стеклогранулята
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ
ПЕНОСТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ
СТЕКЛОГРАНУЛЯТА НА ОСНОВЕ ЗОЛОШЛАКОВОГО СЫРЬЯ
4.1 Влияние температурно-временных режимов на кинетику вспенивания при получении мелкопористой структуры
4.2 Влияние окислительно-восстановительных характеристик пенообразующих смесей на процесс вспенивания
4.3 Использование метода фрактального анализа при оценке пористой структуры гранулированных пеностеклокристаллических материалов на основе золошлаковых отходов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
5 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЭС
5.1 Физико-механические характеристики гранулированных
пеностеклокристаллических материалов
5.2 Химическая стойкость пеностеклокристаллических материалов и их поведение в цементной матрице
5.3 Технологические особенности использования золошлаковых отходов ТЭС
5.4 Влияние технологических параметров уплотнения пенообразующей смеси на получение вспененного материала
5.5 Технологическая схема получения гранулированных пеностеклокристаллических материалов на основе золошлаковых отходов тепловых электростанций
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Сложившаяся в Российской Федерации ситуация в области образования, хранения и утилизации техногенных отходов ведет к опасному загрязнению окружающей среды, нерациональному использованию природных ресурсов и, как следствие, к значительному экономическому ущербу. На территории нашей страны на долю электроэнергии, вырабатываемой при сжигании твердого топлива, приходится примерно 70 %, в результате чего образуются золошлаковые отходы, количество которых составляет около 50 млн тонн в год. В России насчитывается около 200 ТЭС, при этом только 20 из них имеют установки для сухого улавливания золы. Объем золошлаковых отходов после сжигания твердого топлива на 2012 год составил более 1,5 млрд тонн, что привело к значительному загрязнению территории около 200 тыс. га, занятых под золоотвалы. В настоящее время использование отходов ТЭС в России находится на низком уровне и не превышает 10 %, в то время как в зарубежных развитых странах данный показатель достигает 70 - 100 %. Поэтому вопросы утилизации золошлаковых отходов тепловых электростанций являются актуальными и входят в число приоритетных природоохранных мероприятий.
Практический интерес представляет использование золошлаковых отходов ТЭС в качестве сырья для получения пеностекольных материалов, которые, как известно, занимают ведущее место среди теплоизоляции благодаря своим высоким теплозащитным свойствам, пожаробезопасности и долговечности. При этом необходимо решать вопросы снижения энергозатрат и расширения сырьевой базы для получения стеклогранулята. Установив закономерности синтеза низкотемпературного стеклогранулята и управляя процессами формирования пористой структуры, можно получить пеноматериал с повышенными потребительскими свойствами и расширить области его применения.
Диссертационная работа выполнялась при поддержке индивидуального гранта Фонда содействия развитию малых форм предприятий в

Количество стеклофазы в томских отходах составляет 23 об. %, в северских - 57 об. %. Качественный РФА показывает, что кристаллическая фаза исследуемых низкокальциевых отходов представлена кварцем и альбитом, присутствуют максимумы отражения кварца (с1 = 3,35; 4,25; 1,82; 1,38А) и альбита (<7 = 3,73; 2,51; 2,14А).
Результаты ИК-спектроскопии приведены в таблице 2.2 и представлены на рисунке 2.4. Спектры, полученные в инфракрасной области 4000 - 400 см'1, сравнивали для двух образцов исследуемых низкокальциевых отходов. Учитывая, что данный метод чувствителен к различным факторам, важным моментом является определение различимости в спектрах полос, которые совпадают или располагаются довольно близко. Для определения различимости по методике, предложенной в работе [46] рассчитывалась абсолютная степень отличия по параметрам волнового числа (г) и интенсивности (I) по общей формуле:
А = | 100 - (100 х Рт1„) х ртах |, (2.1)
где РтЫ и Ртах - наименьшие и наибольшие параметры сравниваемых полос.
Рисунок 2.4 - ИК-спектры поглощения: 1) ТЭЦ Северска; 2) ГРЭС - 2 Томска