Разработка научных принципов утилизации промышленных отходов с комплексным использованием ресурсов торфяных месторождений

• Автор: Мисников, Олег Степанович
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 343 с. : ил.

1. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДОБЫЧИ ТОРФА И ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ БИОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1. Проблемы утилизации промышленных отходов от разработки торфяных месторождений и переработки биомассы
1.2. Вопросы рационального использования дополнительных энергетических и минеральных ресурсов торфяных месторождений
2. ОЦЕНКА СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ ФОРМОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ БИОГЕННЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
2.1. Структурообразование в органических
и органоминеральных дисперсных системах
2.2. Роль воды в процессах структурообразования органогенных материалов
2.3. Изменения в структуре при сушке органических
и органоминеральных материалов различной зольности
3. ПОЛУЧЕНИЕ ФОРМОВАННЫХ КОМПОЗИЦИЙ ИЗ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
3.1. Связь органического и минерального компонентов при подготовке их смесей к формованию
3.2. Теоретические основы формования органоминеральных смесей методом окатывания
3.3. Энергетическая оценка прочностных свойств формованных органических и органоминеральных биогенных материалов
3.4. Исследование сорбционных свойств органоминеральных композиций
4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КОНВЕРСИИ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА БИОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ КОМПОЗИЦИЙ

4.1. Термическое разложение органического вещества торфа и сапропеля
4.2. Каталитические методы снижения температуры пиролиза и газификации биотоплива
4.3. Методика исследования процесса низкотемпературного пиролиза и газификации биогенных материалов
4.4. Низкотемпературная каталитическая конверсия торфа и биомассы
4.5. Перспективы использования торфоминеральных композиций в процессах пиролиза и газификации
5. ГИДРОФОБИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ОРГАНИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ НА ОСНОВЕ ТОРФА И БИОМАССЫ
5.1. Природа твердения минеральных вяжущих веществ
5.2. Физико-химические основы традиционных методов гидрофобизации строительных материалов
5.3. Современное состояние исследований в области цементополимерных композиций
5.4. Органические гидрофобизующие добавки выделяемые из торфа и биомассы
5.5. Свойства гидрофобизованных смесей и строительных материалов на их основе
5.6. Исследование свойств строительных материалов изготовленных на основе гидрофобно-модифицированных цементов
5.7. Исследование структуры отвердевших цементных растворов методом электронной микроскопии
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

В настоящее время при разработке торфяных месторождений необходим комплексный подход, связанный с производством широкого спектра продукции различного назначения на основе торфа, для рационального использования этого природного энергетического ресурса. Одним из основных видов работ по подготовке торфяного месторождения к эксплуатации и последующим проведением периодического ремонта производственных площадей является извлечение значительного количества древесных остатков из залежи. Эти отходы производства, хранящиеся на территории добывающего предприятия, в связи с незначительным объемом вторичной переработки, накапливаются в больших количествах на полевых складах. Другим промышленным отходом добычи этого биогенного ресурса является сам торф, находящийся в крупных складочных единицах - штабелях, подвергшийся процессу саморазогревания при хранении и, вследствие существенного изменения химического состава органического вещества, утративший ряд ценных для потребителя свойств. Эти причины, по которым значительное количество невостребованной биомассы находится на площадях, приводят к повышению пожарной опасности торфопредприятий (до 1 ООО га и более), прилегающих к ним лесных массивов, земель сельскохозяйственного использования, дачных поселков и т. п., создавая тем самым серьезные геоэкологические проблемы на огромных территориях, включая крупные промышленные центры страны.
Условия залегания и особенности образования торфа формируют его уникальные физико-химические свойства, предопределяющие широкое использование в различных отраслях промышленного производства. Однако для экологически сбалансированного подхода при добыче и последующем использовании торфа необходимо принимать во внимание тот факт, что под слоем залежи зачастую находятся месторождения сапропелей различной степени минерализации, глинистых мергелей, глин и другого не

Первыми работами, в которых рассматривался сложный механизм структурообразовательных процессов в торфяных системах на уровне мак-ро- и микроструктур были исследования И.И. Лигитвана и его школы [89, 90]. Автор предполагал, что макроструктура образуется за счет грубодисперсной части торфа, состоящей из неразложившихся остатков растений, отдельных клеток и их обломков. Микроструктура представлена высокодисперсными частицами, состоящими из молекулярных образований (ас-социатов) продуктов распада. Ассоциаты имеют рыхлую (гелеобразную) структуру, и их компоненты зависят от природы, степени биохимического распада и насыщенности торфа обменными катионами. Объединение макромолекул в ассоциаты осуществляется посредством химических, капиллярных, молекулярных и водородных связей. Ассоциаты макромолекул объединяются в агрегаты. Причем агрегаты торфа характеризуются неустойчивостью, а их размеры и компактность зависят от влажности, концентрации сухого вещества, содержания катионов и других факторов [90].
Основные свойства коагуляционных структур торфа автор предложил определять соотношением макро- и микроструктур. Причем, структуры переплетения (макроструктуры) придают торфяным системам упругость, но при деформировании разрушаются необратимо. Микроструктуры торфа, состоящие из хаотически распределенных молекул и макромолекул, придают дисперсным системам высокую эластичность, так как взаимодействие между отдельными элементами осуществляется посредством химических, межмолекулярных, капиллярных сил и водородных связей. В естественном (нативном), механически непереработанном торфе деформационные явления зависят от степени развития малодеформируемых и нетик-сотропных структур переплетения волокнистых материалов. Коагуляционные структуры, состоящие из агрегатов, имеют второстепенное значение. По мере увлажнения и перехода торфа в жидкообразное состояние роль коагуляционных структур становится преобладающей. В случае удаления влаги из торфа число фазовых контактов в пространственной структуре