close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Исследования по получению золощелочных вяжущих на основе золы новой Иркутской ТЭС и натриевой щелочи..pdf

код для вставкиСкачать
Химия и металлургия
3. Глаголева О.Ф. Нефтяной кокс. Ресурсы сырья и технологии прокаливания // Химия и технология топлив и масел.
2005. № 3. С. 20–23.
4. Лубинский М.И., Дошлов О.И., Лебедева И.П. К вопросу об
использовании тяжелой смолы пиролиза для получения
углеграфитовых материалов: тезисы докл. V респ. науч.техн. конф. молодых учёных и специалистов алюминиевой и
электродной промышленности. Иркутск. 2007. С. 77–78.
5. Вредные вещества в промышленности: справочник для
химиков, инженеров и врачей. 7-е изд., перераб. и доп.: в 3
т.. Органические вещества т. 1. / под ред. засл. деят. науки,
проф. Н.В. Лазарева и д.м.н. Э.Н. Левиной. Л.: Химия, 1976.
С. 592 – 624.
УДК 691-4
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ЗОЛОЩЕЛОЧНЫХ ВЯЖУЩИХ НА ОСНОВЕ ЗОЛЫ
НОВОЙ ИРКУТСКОЙ ТЭС И НАТРИЕВОЙ ЩЕЛОЧИ
С.В. Макаренко1, Н.П. Коновалов2, Д.В. Шаламов3, Е. И. Головина4
1,2,3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
4
Южно-Российский государственный технический университет,
346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.
Рассмотрены вопросы получения золошлаковых вяжущих для производства строительных материалов на основе
золы ТЭС и натриевой щёлочи.
Ил. 4. Табл. 2, Библиог. 5 назв.
Ключевые слова: золошлаковые вяжущие; вяжущие строительные материалы на основе зол.
STUDIES ON OBTAINING ASH-ALKALI BINDERS BASED ON ASH FROM A NEW IRKUTSK HEAT POWER STATION AND SODIUM ALKALI
S.V. Makarenko, N.P. Konovalov, D.V. Shalamov
National Research Irkutsk State Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
South Russian State Technical University,
132 Prosveschenie St., Novocherkassk 346428.
The authors deal with the issues of obtaining ash and slag binders for the production of building materials based on the
ash from a heat power station (HPS) and sodium alkali.
4 figures. 2 tables. 5 sources.
Key words: ash and slag binders; binding building materials based on ashes.
В Иркутской области растут темпы строительства
жилья, в том числе и доступного. Однако происходит
это гораздо медленнее, чем хотелось бы. К основным
факторам, сдерживающим строительство, относятся
дефицит и высокая стоимость строительных материалов. Перспективным направлением снижения себестоимости производства строительных материалов и
уменьшения негативной нагрузки на окружающую среду является утилизация промышленных отходов, полученных при производстве чугуна и стали, сжигания
твердого топлива на ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС и малых котельных установках. Утилизация зол электростанций в
больших объемах, особенно на территории крупных
городов и населенных пунктов, является в настоящее
время нерешенной проблемой. Наиболее крупным
потенциальным потребителем техногенных отходов
является производство строительных материалов.
Работы по созданию и изучению вяжущих материалов из кислых зол ТЭС с использованием щелочных компонентов являются весьма актуальными при
решении вышеуказанных задач. Проведенные исследования дают возможность оценить свойства искусственного камня при разных условиях синтеза, а также
роль щелочи как основного активизирующего компонента связующего в золощелочных вяжущих.
В качестве компонентов вяжущих были выбраны:
зола уноса Ново-Иркутской ТЭС и натриевая щелочь.
При проведении испытаний оценивалось влияния
ряда факторов на прочность исследуемого материала,
таких как:
___________________________
1
Макаренко Сергей Викторович, аспирант.
Makarenko Sergey, postgraduate student.
2
Коновалов Николай Петрович, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой физики, e-mail: i03@istu.edu
Konovalov Nikolay, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the chair of Physics, e-mail: i03@istu.edu
3
Шаламов Денис Вячеславович, студент.
Shalamov Denis, Student.
4
Головина Евгения Игоревна, аспирант кафедры физики и химии Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института), тел. (8636)223-032, e-mail: genia_12@mail.ru
Golovina Evgenia, a postgraduate of the Chair of Phisics and Chemistry of South Russian State Technical University (Novocherkassk
Polytechnical Institute), tel. (8636)223-032, e-mail: genia_12@mail.ru
ВЕСТНИК ИрГТУ №6 (46) 2010
195
Химия и металлургия
• процентное содержание щелочи в смеси;
• время измельчения золы;
• усилие прессования при получении образцов
вяжущего.
При подготовке золы уноса к испытаниям было
проведено ее измельчение в лабораторной шаровой
мельнице при разном времени помола, а именно: 0
часов, 1 час, 2 часа.
Далее проводился расчет составов вяжущего с
разным содержаниям щелочи (5, 10, 15%) от массы
золы (табл. 1). Водосодержание смеси оставалось
постоянным и составляло 8% от массы сухих компонентов (зола + щелочь + песок). Соотношение вяжущего и заполнителя выдерживалось постоянным и
составляло 1:3. Далее были изготовлены серии образцов цилиндров диаметром 51 мм. Образцы изготавливались методом прессования на гидравлическом
прессе при разных давлениях (30, 60, 90 МПа).
Таблица 1
Расход компонентов на 1 м3 золощелочного
бетона
Состав
Расход кг/м3
Зола
Песок
Щелочь
Вода
5
1526,8
508,6
76,4
76
10
1471
490,3
147,1
73
15
1419
472,8
220,6
71
* Цифра в составе обозначает процентное содержание щелочи от массы золы.
196
51
1,504
1,532
1,569
1,545
1,565
1,547
1,594
1,578
1,583
1,713
1,807
1,757
1,727
1,750
1,741
1,790
1,809
1,765
1,695
1,733
1,709
1,793
1,790
1,732
1,872
1,757
1,761
1,535
1,552
1,585
1,759
1,739
1,788
1,712
1,772
1,797
51
ВЕСТНИК ИрГТУ №6 (46) 2010
13,93
11,51
12,48
9,32
8,44
11,81
11,80
14,15
15,18
17,03
43,30
26,63
17,79
20,96
19,36
20,75
29,37
17,75
36,42
30,07
33,54
36,91
34,47
37,08
51,0
41,21
47,7
7,092
5,860
6,109
4,562
4,132
5,781
5,545
6,650
7,134
8,337
22,04
13,55
8,709
10,26
9,477
10,15
14,95
8,341
18,54
14,72
17,07
18,06
16,87
18,15
25,96
20,17
23,35
Средняя прочность серии образцов Rсж, МПа
169,0
169,0
163,5
161,0
163,0
158,0
153,0
151,5
152,0
185,5
203,0
201,0
187,0
189,5
188,5
186,5
207,0
169,5
187,0
173,5
188,5
190,5
175,5
184,0
206,5
179,5
183,5
Прочность при
сжатии Rсж, МПа
1,04
1,04
1,0
1,0
1,0
1,0
0,96
0,96
0,96
1,0
1,04
1,04
1,0
1,0
1,0
1,0
1,04
0,96
1,04
1,0
1,04
1,0
1,0
1,0
1,04
1,0
1,0
Разрушающая
нагрузка F, кН
1,07
1,05
1,0
1,0
1,0
0,98
0,92
0,92
0,92
1,03
1,07
1,09
1,03
1,03
1,03
1,0
1,09
0,92
1,05
0,96
1,05
1,01
0,94
1,01
1,05
0,98
1,0
Средняя плотность серии образцов ρо, г/см3
Плотность ρ, г/см3
51
Масса
образца m, г
51
Поправочный коэффициент k
55
54
51
51
51
50
47
47
47
53
55
56
53
53
53
51
56
47
54
49
54
52
48
52
54
50
51
Отношение h/d
Высота h, мм.
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
Диаметр d, мм.
Маркировка
5 Д0
15 Д1
10 Д1
5 .Д1
Состав
Отформованные образцы устанавливались в пропарочную камеру и подвергались тепловой обработке
по режиму (1,5 + 6 + 1) часа при температуре 95˚С.
После проведения пропаривания образцы испытывались на показатели: прочности и плотности по стандартным методикам. Результаты испытаний сведены
в табл. 2. На основании результатов построены графические зависимости (рис. 1-4).
Таблица 2
Физико-механические характеристики полученных образцов золощелочного вяжущего
6,354
4,825
6,443
14,64
9,482
11,15
16,77
17,69
23,16
15 Д2
10 Д2
55 Д2
15 Д0
10 Д0
Химия и металлургия
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
51
54
63
59
61
57
58
55
54
55
55
53
53
53
55
51
53
52
47
55
55
54
53
55
58
54
57
55
51
52
52
54
53
51
52
54
51
51
51
51
51
1,05
1,23
1,15
1,19
1,11
1,13
1,07
1,05
1,07
1,07
1,03
1,03
1,03
1,07
1,0
1,03
1,01
0,92
1,07
1,07
1,07
1,03
1,07
1,13
1,05
1,11
1,07
1,0
1,01
1,01
1,07
1,03
1,0
1,01
1,07
1,0
1,04
1,10
1,08
1,08
1,04
1,04
1,04
1,04
1,04
1,04
1,0
1,0
1,0
1,04
1,0
1,0
1,0
0,96
1,04
1,04
1,04
1,0
1,04
1,04
1,04
1,04
1,04
1,0
1,0
1,0
1,04
1,0
1,0
1,0
1,04
1,0
193,5
232,0
222,0
229,0
216,0
217,5
210,5
206,5
211,5
198,5
195,5
197,0
199,5
201,0
197,5
203,0
203,0
170,0
205,0
205,5
205,0
200,5
204,5
215,5
206,5
213,0
208,0
189,0
194,5
195,5
201,0
198,5
193,0
199,0
200,5
194,5
Обобщая вышеизложенное, можно сделать следующие выводы:
1. Рассматривая зависимость прочности золощелочного вяжущего от процентного содержания щелочи
при разном времени измельчения золы, можно сказать, что увеличение процентного содержания щелочи
позитивно сказывается на прочности исследуемых
образцов как без измельчения золы так и при помоле
1,754
1,803
1,842
1,838
1,855
1,836
1,874
1,872
1,882
1,767
1,806
1,820
1,843
1,789
1,896
1,875
1,911
1,771
1,825
1,829
1,858
1,875
1,820
1,819
1,872
1,829
1,851
1,814
1,831
1,840
1,822
1,833
1,852
1,873
1,818
1,867
1,800
1,84
1,876
1,797
1,842
1,852
1,83
1,838
1,851
1,828
1,836
1,853
22,17
27,03
23,62
30,02
28,73
33,51
32,32
36,14
29,07
25,81
22,10
27,16
33,11
30,08
31,75
36,22
33,67
38,81
28,03
27,14
31,56
34,41
36,02
33,88
42,13
38,73
40,71
26,16
28,15
27,88
30,18
34,42
31,77
38,81
37,03
42,51
11,28
14,55
12,48
15,87
14,62
17,06
16,45
18,39
14,80
13,14
10,81
13,29
16,20
15,31
15,54
17,73
16,48
18,23
14,27
13,81
16,06
16,84
18,33
17,24
21,44
19,71
20,72
12,80
13,78
13,64
15,36
16,84
15,55
18,99
18,85
20,80
12,77
15,85
16,55
12,41
15,68
17,48
14,71
17,47
20,63
13,41
15,92
19,55
её в течение 60 минут. При увеличении времени помола до 120 минут количество щелочного компонента
для обеспечения наиболее высокой прочности снижается до 10%, что объясняется более высокой реакционной способностью частиц золы.
ВЕСТНИК ИрГТУ №6 (46) 2010
197
Химия и металлургия
Рис. 1. График зависимости прочности образцов
от расхода щелочи и давления прессования без
помола. Давление прессования: 1 – 90 МПа;
2 – 60 МПа; 3 – 30 МПа
2. Давление прессования сказывается по-разному
на прочности золощелочного вяжущего. При измельчении в течение 60 минут увеличение давления носит
волновой характер, а именно, при давлении прессования 30 МПа прочность композиций увеличивается, при
давлении прессования 60 МПа прочность резко снижается. По всей видимости, это происходит из-за деструктивных процессов, связанных с разрушением
структуры частиц золы. Далее при повышении давле-
ния до 90 МПа прочность композиций постепенно увеличивается, возможно, это связано с перегруппировкой частиц золы, которая ведет к уплотнению структуры искусственного камня. Данные высказывания справедливы для составов с содержанием щелочи 5 и
10%. При содержании щелочи 15% изменение прочности носит поступательный характер. При давлении
прессования 30 МПа прочность резко увеличивается,
в диапазоне давлений от 30 до 60 МПа кинетика увеличения прочности замедляется, а в интервале от 60
до 90 МПа прочность резко возрастает. Спада прочности в диапазоне давлений от 30 до 60 МПа не происходит, по всей видимости, из-за избытка щелочи, которая обеспечивает на фоне деструктивных процессов наибольшее количество структурных связей, способствующих обеспечению прочности. При проведении измельчения в течение 120 минут давление прессования при любом содержании щелочи позитивно
сказывается на прочности золощелочного вяжущего.
3. Время измельчения золы конструктивно влияет
на увеличение прочности материала, в частности, при
содержании щелочи 10 и 15 %. При содержании щелочи до 5% резко выраженного скачка прочности не
а
б
Рис. 2. График зависимости прочности (а) и плотности (б) образцов от давления прессования и расхода
щелочи без помола. Расход щелочи: 1 – 15% от массы золы; 2 – 10% от массы золы; 3 – 5% от массы золы
а
б
Рис. 3. График зависимости прочности (а) и плотности (б) образцов от давления прессования и расхода щелочи при времени помола золы 1 час. Расход щелочи: 1 – 15% от массы зола; 2 –10% от массы золы;
3 – 5% от массы золы
198
ВЕСТНИК ИрГТУ №6 (46) 2010
Химия и металлургия
а
б
Рис. 4. График зависимости прочности (а) и плотности (б) образцов от давления прессования
и расхода щелочи при времени помола золы 2 часа. Расход щелочи: 1 – 15% от массы золы;
2 –10% от массы золы; 3 – 5% от массы золы
происходит, это, вероятно, связано с нехваткой щелочи для обеспечения прочного срастания между части-
цами вяжущего, что в конечном счете ведет к снижению прочности.
Библиографический список
1. Волженский А.В., Буров Ю.С, Виноградов Б.Н., Гладких
3. ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности
К.В. Бетоны, изделия из шлаковых и зольных материалов.
по контрольным образцам.
М.: Стройиздат, 1969. 202 с.
4. ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Методы определения плотно2. Глуховский В.Д. Шлакощелочные бетоны на мелкозернисти.
5. Золощелочные вяжущие. Дворкин Л.И. и др. // Цемент.
стых заполнителях. Киев: Вища школа, 1981. 224 с.
1991. С. 21-25.
УДК 630.232
МЕХАНИЗМЫ ПОВЫШЕНИЯ ГИДРОФИЛЬНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ СЕЯНЦЕВ ХВОЙНЫХ
ПОРОД СТРУЕЙ ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО ВОДЯНОГО ПАРА
С.В. Молокова1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приводятся результаты экспериментальных исследований механизмов повышения гидрофильности сеянцев
хвойных пород струей переохлажденного водяного пара. Исследуется влияние параметров струи пара на величину краевого угла смачивания. Предварительная обработка поверхности сеянцев хвойных пород струей переохлажденного водяного пара позволяет в 3–25 раз увеличить площадь обработанной поверхности сеянца без
увеличения расхода рабочей жидкости.
Ил. 6. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: краевой угол смачивания; гидрофильность; поверхностное натяжение; переохлажденный
водяной пар.
MECHANISMS TO INCREASE THE SURFACE HYDROPHILITY OF CONIFEROUS SEEDLINGS UNDER THE JET
OF SUPERCOOLED WATER VAPOR
S.V. Molokova
National Research Irkutsk State Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The author presents the results of experimental investigations of mechanisms to increase the hydro-phility of coniferous
seedlings by the jet of supercooled water vapor. She studies the influence of the vapor jet parameters on the size of the
contact angle of wetting. Preliminary treatment of coniferous seedling surface by the jet of supercooled water vapor
enables to enlarge the area of seediling treated surface in 3 - 25 times without the increase of the working fluid discharge.
6 figures. 7 sources
Key words: contact angle of wetting; hydrophility; surface tension; supercooled water vapor.
___________________________
Молокова Светлана Васильевна, кандидат технических наук, доцент кафедры самолетостроения и эксплуатации авиационной техники, тел.: (3952) 405131, 89646556670, e-mail: svetmol@mail.ru
Molokova Svetlana Vasilievna, Candidate of technical sciences, associate professor of the chair of Aircraft Construction and Maintenance, tel.: (3952) 405131, 89646556670, e-mail: svet-mol@mail.ru
ВЕСТНИК ИрГТУ №6 (46) 2010
199
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
6
Размер файла
603 Кб
Теги
щелочи, золы, pdf, иркутской, основы, тэс, вяжущие, золощелочных, получения, исследование, новое, натриево
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа