Теоретические и практические основы получения пористых заполнителей из топливосодержащих отходов промышленности

• Автор: Петров, Виктор Павлович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 402 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. НАУЧНАЯ ГИПОТЕЗА.

1.1. Краткая история развития. Анализ разработанных технологий заполнителей из топливосодержащих отходов

1.2. Область применения

1.3. Критический анализ работ по вопросам формирования структуры пористых заполнителей из топливосодержащих отходов.
1.4. Краткие сведения о топливосодержащих отходах, как сырьевой базы пористых заполнителей.

1.4.1. Золы и шлаки тепловых электростанций

1.4.2. Углеотходы

1.5. Выводы по главе. Научная гипотеза.

1.5.1. Выводы

1.5.2. Научная гипотеза
Глава 2. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Методы проведения работы
2.1.1. Методы проведения работ при изучении влияния углерода на параметры переработки исходных материалов и формование сырцовых гранул.
2.1.2. Методы проведения работ при изучении влияния углерода на параметры тепловой обработки гранул
2.1.3. Методы проведения экспериментов в промышленных условиях
2.1.4. Методика испытания углесодержащего сырья для получения
пористого заполнителя
2.2. Характеристика использованных материалов
2.2.1. Золы и шлаки тепловых электростанций
2.2.2. Отходы угледобычи и углеобогащения
2.2.3. Вспомогательные материалы.
2.3. Выводы по главе
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОСТИ И ФОРМУЕМОСТИ ТОПЛИВОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Исследование перерабатываемости
3.1.1. Исследование процессов измельчения топливосодержащих отходов.
3.1.2. Исследование перерабатываемости порошков в керамические пасты.
3.1.3. Исследование перерабатываемости углеотходов.
3.1.4. Вопросы смешивания компонентов шихты
3.2. Исследование формуемости порошков и паст
3.2.1. Элементы теории.
3.2.2. Исследование формуемости порошков окатыванием.
3.2.3. Исследование формуемости керамических паст экструзией.
3.2.4. Сравнение способов гранулирования керамической пасты из
топливосодержащих отходов
3.3. Выводы по главе.
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УГЛЕРОДА НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ.
4.1.Исследование вспучиваемости топливосодержащих отходов
4.2.Влияние углерода на свойства пористых заполнителей.
4.3.Термодинамика, механизм и кинетика горения углерода в гранулах.
4.3.1.Термодинамика горения углерода в гранулах
4.3.2.Механизм и кинетика горения углерода в гранулах
4.4. Сушка сырцовых гранул и охлаждение заполнителей.
4.4.1. Элементы теории сушки.
4.4.2. Определение оптимальных параметров сушки сырцовых гранул
4.4.3.Охлаждение пористых заполнителей.
4.5. Выводы по главе
Глава 5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ ИЗ ТОПЛИВОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ.
5.1. Разработка технологии получения особо легких пористых заполнителей.
5.1.1.Влияние структуры на плотность заполнителей.
5.1.2.Влияние кристаллической фазы на свойства заполнителей.
5.1.3.Элементы теории вспучивания особо легких пористых заполнителей.
5.1.4.Прочность особо легких пористых заполнителей
5.1.5.Пример технологии особо легкого пористого заполнителя.
5.2. Разработка технологии получения высокопрочных пористых заполнителей.
5.2.1. Влияния кристаллической фазы на прочность высокопрочных заполнителей
5.2.2. Влияние стекловидной фазы на прочность высокопрочных заполнителей
5.2.3. Влияние пористости на прочность высокопрочного заполнителя.
5.2.4.Рекомендации по выбору сырья для производства высокопрочных заполнителей
5.2.5.Пример технологии высокопрочного заполнителя
5.3. Выводы по главе.
Глава 6. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНТЕЛЕЙ ИЗ ТОПЛИВОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА.
6.1. Промышленная проверка технологии производства пористого заполнителя из топливосодержащих отходов
6.1.1. Выпуск опытнопромышленных партий пористого заполнителя из отходов угольной промышленности.
6.1.2. Выпуск опытнопромышленных партий пористого заполнителя из шлаков тепловых электростанций
6.1.3. Опытнопромышленное производство шлакозита в г. Тольятти.
6.2. Энергетические и экологоэкономические аспекты производства пористых заполнителей из топливосодержащих отходов
6.2.1.Вопросы энергосбережения в производстве пористых заполнителей.
6.2.2. Разделение зол ТЭС на минеральную и органическую части.
6.2.3. Экологическая безопасность производства пористых заполнителей из топливосодержащих отходов,.
6.2.4. Экономическая эффективность
6.3. Выводы по главе
7. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
Библиографический список
Приложения.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Удаление конституционной воды из глинистых минералов монтмориллонитового и каолинитового состава завершается до температуры С. Причем, по его мнению, дегидратация более крупных частиц гидрослюд иллита заканчивается позднее при более высоких температурах . Аморфизация монтмориллонита и каолинита в восстановительной среде при температуре обжига 0С происходит за 6 мин, при температуре обжита С за 4 мин, при С за 3 мин и при С за 2 мин. С. Соответственно нет и признаков плавления глинистого вещества. Во внутренней части гранул, где господствует восстановительная среда, расплав появляется при С. Он формируется за счет дегидратированного и аморфизованного глинистого вещества и вюстита. Однако при данной температуре расплав еще не вспучивается. При повышении температуры до С вяз
кость пиропластического расплава снижается до 0 Г Па с и начинается его вспучивание. Поры в образце в этот момент мелкие 0,0, мм, лишь изредка наблюдаются более крупные поры до 0, мм в поперечнике. Гранула окаймлена уплотненной оболочкой, образовавшейся за счет вторичного окисления стеклофазы. Тонкий поверхностный слой, находившийся во время обжига в окислительной среде печного пространства, расплав не содержит. Кристаллическая фаза, по Виноградову, слагается из не растворившихся зерен кварца, незначительного количества новообразований и частичек графита. Количество кристаллической фазы в процессе вспучивания непрерывно уменьшается и составляет около в начале при температурах С и 2 в конце вспучивания . При использовании каолинитовых, каолинитиллитовых и каолинитмонтмориллонитовых глин при малых количествах щелочей i образовываться кристобалит и гематит 5. Жидкая фаза состоит из оксидов кремния и алюминия и перешедших в расплав легкоплавких компонентов, израсходованных на образование легкоплавких соединений и эвтектик. Количество жидкой фазы к концу процесса вспучивания гранул заполнителя плотностью менее 0 кгм3 насыпная плотность менее 0 кгм3 достигает и выше , , , 7, 9, 2. Газообразная фаза меняется по составу и количеству и зависит как от свойств исходного материала, так и от принятых условий термической обработки данного материала , , 8, 4, , 8, 9. Реологические свойства пиропластической массы в период вспучивания в большой степени определяются свойствами жидкой фазы, поскольку ее содержание в этот период превышает 7. ТЭС и пр. Кристаллическая решетка минералов, содержащихся в глине в особенности наиболее стойких алюмосиликатов, разрушается относительно медленно и постепенно, в некотором интервате температур, внутри которого происходит уменьшение кристаллической и нарастание жидкой фазы и переход материала из твердого в жидкое состояние. Этот интервал предложено называть интервалом размягчения или интервалом вспучивания 1. Верхний его предел температура, при которой пиропластическая масса изза низкой вязкости не способна удерживать в своем составе газообразную фазу. Нижний предел температура, при которой определенная часть твердой фазы перешла в жидкоподвижное состояние, в котором возможно образование пор под давлением газовой фазы. Принято считать, что, чем шире интервал вспучивания, тем благоприятнее условия для формирования пористой структуры. Наоборот, при коротком интервале технические трудности вспучивания могут оказаться непреодолимыми 7, 1. По аналогичному сценарию происходит подготовка к вспучиванию гранул, приготовленных из твердых стеклосодержащих порошков шлаков, зол ТЭС и пр. Интервал размягчения вспучивания стеклосодержащего материала определяется интервалом размягчения матрицы стеклофазы этого материала. По данным И. А. Иванова, интервал размягчения большинства зол и шлаков тепловых электростанций больше интервала размягчения глин . Для того, чтобы в диапазоне температур С образовывался расплав необходимой вязкости и достаточного объема, в сырье должно содержаться, наряду с кислотными компонентами i и АОз в технологии стекла эти оксиды принято называть стеклообразователями, определенное количество основных составляющих , , , К, в технологии керамики их называют плавнями, в технологии стекла модификаторами 4, 4, 0, .