Применение отходов металлургической промышленности в дорожном строительстве лесного комплекса

• Автор: Михайлусов, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 160 с. : ил.

1 АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ ОТХОДОВ КОКСОХИМИЧЕСКОЙ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И РАЗЛИЧНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ В ДОРОЖНОМ

СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА.

1.1 Образование отходов в коксохимической и металлургической промышленности и их свойства.

1.2 Область применения сланцевых фусов в дорожном строительстве лесного комплекса

1.3 Компоненты, применяемые для приготовления активных и активированных минеральных порошков

1.4 Физикохимические свойства активных и активированных минеральных порошков

1.5 Влияние различных видов минеральных порошков на свойства

асфальтобетонных смесей

1.6. Цель и задачи исследований

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОТХОДОВ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА И АКТИВНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ

ПОРОШКОВ НА ИХ ОСНОВЕ

2.1 Физикохимические процессы формирования асфальтобетонов на основе отходов коксохимического производства и минерального порошка из шламов доменного
и конверторного производства
2.2 Разработка физикоматематической модели реологии асфальтобетона с применением фусов.
2.3 Модель заполнения межзернового и межпорового пространства в период роста кристаллогидратов при
использовании активных отходов.
2.4 Определение оптимального количества вяжущего за счет структурирования битума к поверхности минерального
порошка из активных отходов с добавкой фусов
2.5 Выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ НА АКТИВНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКАХ ИЗ ОТХОДОВ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
3.1 Исследование процессов взаимодействия активных минеральных
порошков из отходов промышленности с битумом
3.2 Влияние отходов коксохимического производства на процессы старения битума в асфальтобетоне
3.3 Определение физикомеханических свойств асфальтобетонов и смесей на активных минеральных порошках из отходов
промышленности
3.4 Принципиальная схема технологического процесса приготовления асфальтобетонных смесей на минеральных порошках, активированных фусами и на битуме,
модифицированном фусами.
3.5 Результаты исследований свойств производственных асфальтобетонных смесей на минеральных порошках и битуме, активированных отходами коксохимического производства.
3.6 Выводы.
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНЫХ И АКТИВИРОВАННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ И УСТРОЙСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ
ПОКРЫТИЙ НА ИХ ОСНОВЕ
4.1 Общие рекомендации и требования к материалам
4.2 Технологические процессы приготовления минерального порошка, активированного фусами.
4.3 Условия транспортировки фусов и минеральных порошков,
их хранения и обеспечения техники безопасности
4.4 Разработка технологии приготовления, укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей с применением фусов и активных минеральных порошков из отходов промышленности
4.5 Определение техникоэкономической эффективности
применения фусов и активных минеральных порошков из отходов.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Мельчайшие частички кокса, равномерно осажденные на поверхности порошка, способствуют равномерному распределению битума на зернах минерального материала и переводу его в состояние диффузносольватированных оболочек структурирования. Таким образом, благодаря коксовой пыли образуются хемосорбционные связи, прочно соединяющие пленку битума с поверхностью минерального порошка. При хемосорбции адсорбированный битум претерпевает химические изменения, при этом у границы раздела фаз плотность и вязкость битума имеют повышенные значения. Если минеральные частицы связаны между собой в результате контакта структурированных оболочек битума, то достигается наиболее прочное их сцепление. Коксовая пыль способствует образованию таких оболочек и при этом увеличивается плотность материала. Фусы являются отходами коксохимического производства и образуются в отделениях конденсации и при чистке смоляных хранилищ. Фусы из отделений конденсации представляют собой густую, вязкую массу осмоленных мелкодисперсных частичек угля, кокса и полукокса, образующихся при отстое каменноугольной смолы. В таблице 1. Новолипецкого металлургического комбината. Таблица 1. Нерастворимые в толуоле, . Содержание воды, . Содержание, мм ф. НЛ МК. Фусы отделений конденсации, полученные в результате коксохимического производства по существующей технологии сбрасываются в специальные хранилища, а от чистки смоляных хранилищ вывозятся на общезаводскую свалку. Приемлемого технологического решения по использованию фусов в настоящее время не существует. Таблица 1. Твердые осмоленные фракции, мм. Ежегодно только на Новолипецком металлургическом комбинате накапливается около тыс. Обе разновидности шлама отличаются высокой дисперсностью и кроме обезвоживания не требуют дополнительной переработки при использовании их в качестве минерального порошка в асфальтовом бетоне. Физикомеханические свойства минерального порошка приведены в таблице 1. Исследования гранулометрического состава и физикомеханических свойств доменных и конверторных шламов свидетельствуют о реальной возможности применения их в асфальтобетонных смесях в качестве минерального порошка согласно ГОСТ . Использование отходов коксохимической и металлургической промышленности расширяет ресурсную базу дорожностроительных материалов и позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду за счет освобождения территорий, занятых под свалку и полигоны для хранения отходов производства . Таблица 1. Зерновой состав, по массе мельче 1, мм. В практике строительства дорожных асфальтобетонных покрытий построены тысячи километров дорог с использованием различных видов поверхностноактивных добавок и активаторов, улучшающих сцепление битума с поверхностью минеральных материалов. Добавки поверхностноактивных веществ, выполняя свое основное назначение, то есть, повышая прочность минерального материала, оказывают известное влияние и на другие свойства битума и битумноминеральных смесей. Поверхностноактивные добавки оказывают влияние на устойчивость коллоидной системы битума, на его структуру и тем самым существенно изменяют вязкость и когезионную прочность. В качестве поверхностноактивных добавок, как показали исследования ученых СанктПетербурга целесообразно использовать сланцевые фусы, представляющие собой высокотоннажный отход сланцеперерабавающей промышленности, состоящей из сланцевых смол тяжелых фракций, тонкодисперсных фракций, тонкодисперсных минеральных примесей и воды. Имеющиеся в составе фусов высокоактивные сланцевые смолы могут являться модификаторами поверхности каменных материалов. Использование сланцевых фусов в процессе приготовления асфальтобетонных смесей , позволяет корректировать в сторону улучшения свойства нефтяного битума в асфальтобетонном слое, что способствует замедлению процессов старения асфальтобетонов и снижению расхода дефицитных нефтяных битумов. Впервые использовать сланцевые фусы в качестве вяжущего материала для дорожного строительства предложил инженер М. Новиков в году. Для повышения вязкости фусов им рекомендовалось обрабатывать их хлорной известью при температуре 0.