Разработка экологически безопасных технологий утилизации стеклобоя и отходов металлургических производств

• Автор: Гимик, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 134 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ влияния стеклянных и токсичных отходов на
экологическую ситуацию города и здоровье населения
1.1. Анализ причин и факторов, приводящих к возникновению экологической опасности
1.2. Анализ влияния исследуемых отходов на состояние здоровья жителей города
1.3. Место отходов при рациональном природопользовании и оценка путей и методов их утилизации
Глава 2. Литературный обзор
2.1. Пеностекло
2.1.1. Подготовка шихты и вспенивание
2.1.2. Формы и защитные покрытия
2.1.3. Пенодекор
2.2. Переработка шлаков и отработанных формовочных песков в изделия строительного и иного назначения
Глава 3. Методическая часть. Характеристики используемых
материалов, методов исследований и оборудования
3.1. Методики подготовки материалов, исследований и испытаний пеностекла. Описание используемого оборудования
Глава 4. Экспериментальная часть
4.1. Исследование процессов получения пеностекла по углеродной технологии
4.2. Разработка карбонатной технологии получения пеностекла
4.3. Разработка технологии получения пенодекора на основе пеностекла
4.4. Выбор технологической схемы производства пеностекла и апробация технологии в производственных условиях завода “Орбита”
4.4.1. Выбор технологической схемы производства
4.4.1.1. Расчет производительности печи
4.4.1.2. Оценка экономической эффективности производства пеностекла
4.4.2. Апробация технологии получения пеностекла в производственных условиях завода “Орбита”
4.5. Разработка технологии получения керамической плитки из шлаков и отработанных формовочных песков
металлургических производств
4.5.1. Исследование химического и гранулометрического состава
ваграночных шлаков ОАО “ГАЗ”

ОГЛАВЛЕНИЕ
4.5.2. Разработка составов керамических масс, режимов подготовки, прессования и термической обработки отформованных изделий
4.5.2.1. Прессование изделий
4.5.2.2. Разработка составов керамических масс и режимов тепловой обработки изделий
4.5.3. Технология получения пенокерамических фильтров
Основные выводы
Список используемой литературы
Приложения
Приложение 1. Заключение нижегородского центра жилищного и
строительного развития
Приложение 2. Акт ООО “Сиал-Орбита”
Приложение 3. Акт ООО “Сиал-Орбита”
Приложение 4. Акт внедрения ООО “Экран
Приложение 5. Описание изобретения №2149
Приложение 6. Описание полезной модели №15
Приложение 7. Заключение Комитета охраны окружающей среды и
природных ресурсов города Нижнего Новгорода
Приложение 8. Санитарно-эпидемологическое заключение

ВВЕДЕНИЕ
Производственная деятельность человека связана с использованием разнообразных природных ресурсов, которое сопровождается изменением их состояния и объемов. Известно, что большая часть сырьевых ресурсов утрачивается в виде побочных продуктов и отходов.
Экстенсивное развитие промышленности привело к нарушению веками сложившихся природных связей и накоплению не свойственных для существующих экосистем отходов, в том числе и токсичных. Результатом такого воздействия стало заметное изменение климата, сокращение пахотных земель и запасов питьевой воды, возрастающее число техногенных катастроф, аллергических и других болезней. Все это заставило человечество направить свои усилия на минимизацию воздействия на землю, атмосферу, водные и природные ресурсы. Необходимо, выбирать наилучший вариант из множества путей решения хозяйственных и ресурсных вопросов, оптимального функционирования создаваемых природно-технических систем, экономичного расходования природных ресурсов, минимизирования потерь сырья и предотвращения загрязнения окружающей среды. За последние десятилетия разработаны и экологически усовершенствованы многие технологические процессы, в том числе и касающиеся переработки отходов.
Вместе с тем, в области переработки отходов и охраны окружающей среды есть ряд острых проблем, индивидуальных для каждого региона и требующих незамедлительного решения.
Одной из таких проблем для Нижегородского региона является переработка крупнотоннажных отходов металлургических производств (шлаки и формовочные пески) и боя стекла.
Шлаки и формовочные пески являются экологически опасными токсичными отходами четвертого класса опасности и, не смотря на это, в больших количествах хранятся под открытым небом. Хранение на не подготовленных площадях не препятствует выщелачиванию тяжелых металлов, загрязняющих почвы и воды, а так же приводит к запыленности воздушного бассейна аэрозолями.
Наличие в шлаках и формовочных песках тяжелых металлов с высокой биологической и миграционной активностью привело к тому, что с их “помощью”, за последние пять лет, большинство показателей здоровья жителей имеют не благоприятную динамику. Показатель онкологических заболеваний выше среднего по России на 28,3%. За 12 лет показатель распространенности врожденных аномалий вырос в 3,7 раза [4].
Бой стекла засоряет городскую территорию, затрудняет переработку других отходов, захороненных совместно, и приводит к увеличению территорий, занимаемых полигонами. Происходящее отторжение земель

2.1.2. Формы и защитные покрытия.
Пеностекло получают исключительно в металлических формах. Формы выходят из печи вспенивания и после стабилизации имеют температуру от 550 до 650 °С, после чего их разбирают, блок пеностекла далее отправляют на отжиг, а на формы пульверизацией наносят защитное покрытие, заполняют шихтой и максимум через 7 минут вновь отправляют на вспенивание.
Формы изготавливают из жаропрочной стали (США, СССР), легированного чугуна (Япония) или обыкновенной стали, плакированной окисью алюминия, предохраняющей сталь от окисления при высоких температурах (Чехословакия).
В США и бывшем СССР использовались формы в виде чаши со скошенными стенками и откидывающейся крышкой. Скошенные стенки и защитное покрытие на них необходимы для более легкого извлечения и предотвращения прилипания блока пеностекла [10,11,46].
В Чехословакии [11,46] для вспенивания используются разборные стальные формы, состоящие из дна, двух бортов, имеющих форму “Г”, и плоской крышки. Толщина фрагментов формы в зависимости от ее размеров изменяется от 7 до 10 мм. Использование меньших толщин приводит к деформации форм. Были предложены и керамические формы, но в дальнейшем, по ряду причин (малая теплопроводность, ограниченный срок службы и дороговизна), они не нашли применения.
Процесс разборки форм и извлечение из них пеноблоков при температуре 550 - 600 °С является трудоемкой, но необходимой операцией. Присутствие блока в форме в процессе отжига изделия из-за разности в коэффициентах линейного расширения приводит к раздавливанию последнего. Кроме того, извлечение пеноблоков позволяет снизить количество требуемых форм, из-за увеличения скорости их оборачиваемости.
Заполнять формы шихтой следует с максимальной тщательностью, как в отношении соблюдения точности навески, так и распределения смеси в форме. Передозировка имеет своим следствием “перепенивание” формы и в случае разборных форм крышка поднимается, а пеностекло имеет меньше заданного среднюю плотность. В неразборных формах, из-за развивающихся высоких давлений, наблюдается прогиб стенок и крышки. Забегая вперед укажем, что давления газа во вспенивающемся пеностекле настолько велики, что в наших экспериментах с формами, изготовленными из стали Х18Н10Т и стенками 125x65x8 (10) мм, подобные деформации нами наблюдались. По этой причине дозировать пенообразующую смесь в формы в процессе промышленного производства следует с точностью не менее 1 % по массе.
Из-за наклонных стенок форм необходимо вводить трудоемкую и вредную для обслуживающего персонала операцию опиловки пеностеклянных блоков. Здесь имеются трудности, приводящие к существенному возрастанию процента брака, ухудшению санитарных