Министерство образования и науки Российской Федерации ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ по теме: СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ТЕХНОГЕННЫХ СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЬЕВЫХ ПРОДУКТОВ Вологда 2011 г. складирование, хранение гранулированного шлака, подача его в смеситель подача нефтесодержащего шлама в смеситель дозирование материалов смешивание в смесителе принудительного действия хранение готового продукта 1 - граншлак; 2 - смесь: 5НШ+95ГШ; 3- смесь: 10НШ+90ГШ; 4 - смесь: 15НШ+85ГШ; 5 - смесь: 25НШ+75ГШ; 1 - склад гранулированного шлака; 2 - ленточный транспортер; 3 - расходный бункер; 4 - весовой дозатор АВДИ 1800; 5 - шламонакопитель; 6 - насосная станция; 7 - нулевая емкость шлама; 8 - насос-дозатор; 9 - смеситель принудительного действия СБ-94; 10 - автосамосвал. Шлифовальный шлам Гальванический шлам Бункердозатор ДС-4/3 Смесь НШ+ГДШ Песок Бункерадозаторы ДС-4/3 Битум Нулевая емкость Минеральный порошок Емкость для хранения Сушильный барабан ТТ-5 Ковшовый элеватор для горячего заполнителя Сито для горячего заполнителя Насосдозатор битума Ситовый бункер Весы 2-х вальный смеситель принудительного действия Нагрузочный силос V=4 Бадья V=80 т Соответствие ГОСТ 9128-84 ШШ - 0 % Коэффициент водостойкости МП - 15 %, Набухание % 1 Водонасыщение % N п/п Доли минерального порошка (МП) и шлифовального шлама (ШШ) в составе асфальтобетона при содержании песка- 77,5 %, битума- 7,5 % 1,24 0,20 5,00 1,75 0,92 Да Прочность при сжатии, МПа. 20О С 50О С 2 МП - 10,5 %, ШШ - 4,5 % 1,83 0,36 4,95 1,35 0,95 Да 3 МП - 9,0 %, ШШ - 6,0 % 3,77 0,30 4,20 1,30 0,85 Да 4 МП - 7,5 %, ШШ - 7,5 % 4,33 0,14 3,70 1,30 1,05 Нет 5 МП - 0 %, 6,36 0,60 3,20 1,15 0,72 Нет ШШ - 15 % Коэффициент водостойкости Соответствие ГОСТ 9128-84 ГШ - 0 % 1,24 0,20 5,00 1,35 0,92 Да 2 МП - 12 %, ГШ - 3 % 2,00 0,21 3,20 1,25 0,98 Да 3 МП - 10 %, ГШ - 3 % 2,40 0,23 3,00 1,20 0,93 Да Набухание % МП - 15 %, Водонасыщение % 1 Доли минер. порошка (МП) и гальван. шлама (ГШ) в N п/п составе асфальтобетона при содержании песка77,5 %, битума- 7,5 % Прочность при сжатии, Мпа. 20О С 50О С Показатели асфальтобетонной смеси Водонасыщение в % по объему Набухание в % по объему Предел прочности при сжатии, МПа при температуре 20ОС при температуре 50ОC при длительном водонасыщении Rb Коэффициент водостойкости Контрольный образец: Экспериментальные смеси 5% НШ+ 7% НШ+ 10% НШ+ 15% НШ+ 25% ГДШ 25% ГДШ 25% ГДШ 25% ГДШ 13,6% битума(Б) 35% минерального 8,7% (Б) 6,5% (Б) 6,5% (Б) 6,5% (Б) порошка (МП) 35% (МП) 35% (МП) 35% (МП) 35% (МП) 65% (ГДШ) 5,5 12,5 15,0 17,5 17,6 - 0,5 0,5 - - 7,1 2,75 2,85 2,2 2,8 3,5 0,7 1,2 1,15 1,1 12 4,15 4,35 4,13 3,88 1,69 1,51 1,53 1,88 1,72 N п/п Концентрация шлифовального шлама в % от массы асфальтобетона Соответствие требованиям ГОСТ 9128-84 1 5,0 Да 2 6,6 Да 3 8,0 Нет 4 9,0 Нет N п/п Доза шлама в % от доли Наименование минерального порошка ингредиента асфальтобетона 1 0 (контрольная проба) 2 5% 3 10 % 4 20 % 5 30 % 6 40 % 7 50 % Fe общ Cr общ Fe общ Cr общ Fe общ Cr общ Fe общ Cr общ Fe общ Cr общ Fe общ Cr общ Fe общ Cr общ Концентрация в вытяжке, мг/л щелочной 0,18 0,004 0,7 0,007 0,33 0,007 0,08 0,011 0,08 0,004 0,07 0,005 0,06 0,005 нейтральной 0,06 0,025 0,11 0,004 0,1 0,04 0,07 0,008 0,12 0,006 0,28 0,007 0,08 0 кислой 0,1 0,01 0,005 0,007 0,01 0,006 0 0,008 0,008 0 0,18 0,01 0,02 0,012 N пп Раствор для вытяжки Показатели качества вытяжки после 15-дневной экспозиции 1 2 3 Cr6+, мкг/л Уксусная кислота (контроль) 25 Дистиллированная вода (контроль) 0 Уксусная кислота 5% шлама 15 4 Дистиллированная вода 5% шлама 0 1 5 6 7 Уксусная кислота 7% шлама Дистиллированная вода 7% шлама Уксусная кислота 10% шлама Дистиллированная вода 10% шлама Уксусная кислота 15% шлама 65 15 25 2700 3000 3800 0 0,8 0 нет анализа, сильно окрашен. 0,4 8 9 10 Дистиллированная вода 15% шлама Mn, мкг/л 1800 179 3390 - ХПК, мг/л рН 1633 4,47 118 9 18 190 4,5 50 13 3 13 9,15 680 361 680 84 19 9,4 703 68 4,6 5 4,6 5,2 9,3 1. Шлифовальный шлам может быть использован в качестве 5%-6%-ных добавок от массы минерального заполнителя в асфальтобетоне. 2. Показатели асфальтобетона с 3%-ной добавкой гальванического шлама соответствовали требованиям ГОСТ 9128-84 3. Нефтесодержащий шлам может быть использован в качестве части заполнителя при производстве пористых и высокопористных асфальтобетонных смесей. 4. Применение смеси граншлака с нефтесодержащим шламом дает экономический эффект 30 тыс.руб. за 1 м3 асфальтобетона. 5. Использование нефтесодержащего шлама в асфальтобетоне улучшает адгезию, а также обеспечивает снижение расхода остродефицитного битума, что увеличивает экономический эффект. 6. Асфальтобетон, приготовленный с добавкой смеси граншлака и нефтесодержащего шлама из шламонакопителя подшипникового завода в количестве 30% соответствует требованиям ГОСТ 9128-84. 7. На основе проведенных исследований нефтесодержащий шлам из шламонакопителя и шлифовальный шлам подшипникового завода разрешен санитарной службой для использования в качестве добавки к асфальтобетонной смеси. Химический состав шлама железного купороса Показатели Массовая доля сульфата железа (II), мас.% Массовая доля оксида железа (II), мас.% Массовая доля оксида железа (III), мас.% Массовая доля железа общего, мас.% Массовая доля свободной серной кислоты, мас.% Нерастворимый остаток , мас.%, не более Норма по ГОСТ 6981-75 Возраст шлама, лет текущего более 3 более 1 выхода 52 – 47 не нормируется не нормируется не нормируется 29,18 32,21 54,68 27,23 31,67 33,40 27,34 17,36 8,36 40,28 36,75 31,80 0,2-1,0 0,32 0,38 0,61 0,1 – 1,0 1,87 1,10 0,83 Получение пигментов из техногенного Т=700800оС шлама железного купороса Методами Методами химического прокаливания осаждения +CaCO3 (мел) Т=550700оС +NaCl T=650800oC Бордовый Пигмент Красный пигмент пигмент «Венецианская «Капуткрасная» мортум» + Na2CO3 T=90-1000С барботаж воздухом Черный пигмент +NH4OH+ Na2CO3+ +MnSO46H2O T=200-240oC Марс коричневый +KClO3+Na2CO3 Т=560С барботаж воздухом +K4[Fe(CN)6]+ H2SO4 +KClO3 T=70-80oC Желтый марс Железная лазурь Норма по ГОСТ Показатели Значение показателя для образцов пигментов, изготовленных из техногенного шлама реактива исходных реагентов для образцов пигмента капут-мортум Укрывистость, г/м2 не более 8 4,11 – 12,23 4,48 – 11,16 Содержание водорастворимых, мас.% не более 7 0,74 – 1,91 1,12 – 1,66 Насыпной объем, дм3/кг 0,714-1,000 0,720 – 0,806 0,715 – 0,882 Объем после ручного встряхивания, дм3/кг отсутствует 0,577 – 0,783 0,570 – 0,801 для образцов пигмента венецианская красная Укрывистость, г/м2 не более 8 5,62 – 19,18 4,21 – 17,22 Насыпной объем, дм3/кг 1,000-1,429 1,012 – 1,328 0,986 – 1,329 Объем после ручного встряхивания, дм3/кг отсутствует 0,903 – 1,216 0,817 – 1,281 Расчетный компонентный состав сырьевой шихты Состав сырьевой шихты, мас.% Компонент шихты Номер состава 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Отсев известняка 75,93 66,40 65,00 65,60 63,00 63,70 65,30 67,70 66,40 64,80 Отходы флотационного обогащения углей 5,56 25,80 29,30 28,90 36,00 32,20 28,90 21,80 25,30 30,90 Шлам газоочисток котельных: ТЭЦПВС-1 18,51 7,80 5,70 5,50 1,00 4,10 5,80 10,50 8,30 4,30 ТЭЦ–ЭВС–2 Химический состав и модульная характеристика продуктов обжига Номер соста в а Массовая доля, мас. % Модульная характеристика CaOобщ CaOсв SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO SO3 КНп КНф n p 1 64,67 2,54 22,10 6,10 5,01 2,03 0,09 0,85 0,81 1,9 1,2 2 64,85 2,50 22,49 5,45 4,68 1,92 0,61 0,86 0,82 2,1 1,2 3 64,33 0,90 22,56 6,00 4,58 1,90 0,63 0,85 0,82 2,0 1,3 4 65,06 4,19 21,84 6,02 4,53 1,91 0,64 0,88 0,81 1,9 1,3 5 66,38 7,66 19,08 7,42 4,27 1,90 0,95 0,98 0,84 1,4 1,7 6 64,64 0,87 21,61 6,52 4,53 1,96 0,74 0,86 0,85 1,8 1,4 7 64,48 1,57 22,47 5,98 4,57 1,90 0,60 0,84 0,81 1,9 1,3 8 64,35 0,62 23,59 4,78 4,90 1,93 0,45 0,83 0,82 2,4 1,0 9 64,50 0,87 22,89 5,33 4,82 1,93 0,53 0,84 0,83 2,2 1,1 10 64,45 2,06 22,22 6,22 4,44 1,92 0,75 0,85 0,81 1,9 1,4 Минералогический состав цементного клинкера Номер состава 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Массовая доля, мас. % С3S заданное расчетное 49,00 48,76 49,00 49,93 46,00 45,99 55,00 52,49 50,00 47,77 45,00 40,69 48,00 49,44 50,00 49,92 49,00 47,84 52,00 49,89 C2S заданное 28,00 28,00 32,00 24,00 25,00 35,00 29,00 29,00 30,00 25,00 C3A расчетное 27,86 28,89 31,41 25,21 26,99 35,44 28,15 30,32 31,15 26,68 заданное 10,00 10,00 5,00 10,00 10,00 9,00 10,00 9,00 5,00 11,00 расчетное 8,06 6,62 8,48 8,37 12,54 10,01 8,33 4,50 6,25 7,56 C4AF заданное расчетное 12,00 15,53 12,00 14,74 17,00 14,32 11,00 14,08 15,00 12,92 16,00 14,04 13,00 14,20 12,00 15,41 16,00 14,93 12,00 13,80 Физико-механические характеристики полученных цементов 6 Показатели 1 Нормальная густота цементного теста,% Плотность,г/см3 Сроки схватывания, ч-мин: начало конец Прочность в возрасте 28 сут, МПа: на сжатие на изгиб 1 4 Номер композиции 7 Номер составов 6 7 8 10 Массовая доля компонентов, мас.% 11 12 13 25,0 3,2 1¬10 1¬05 1¬45 0¬50 1¬05 1¬40 1¬20 1¬45 1¬35 1¬05 7¬45 7¬50 8¬20 7¬00 6¬50 7¬55 7¬50 8¬00 8¬05 7¬55 30,0 4,1 28,0 4,2 34,0 4,8 ¬ ¬ ¬ ¬ 34,0 5,1 33,0 4,4 33,0 4,8 32,0 4,8 32,0 4,6 Показатели Состав композиции, мас.% и результаты испытаний по примеру 1 2 3 4 Конвертерный шлам 55,56 54,05 52,63 48,78 Отработанный раствор электролита 36,11 35,14 42,11 46,34 Гранулированный доменный шлак 8,33 10,81 5,26 4,88 Сроки нейтрализации, ч-мин 2-55 4-10 5-00 5-30 1-00 1-00 2-00 3-00 3-00 4-15 5-15 6-00 8,0 3,0 Сроки схватывания : начало, ч-мин конец, ч-мин Равномерность изменения объема Прочность через 28 сут на сжатие, МПа Состав водной вытяжки, мг/дм3 Pb2+ Zn2+ Выдержана 4,0 10,5 отсутствует отсутствует Экспериментальные данные зависимости физико-механических свойств бетона оприроды и массовой доли пигмента в составе сырьевой шихты Портландцемент М 400 Тонкомолотая добавка 1 16,9 15,8 2* 16,9 15,8 Составы бетонной смеси, мас. %, и результаты испытаний для стеновых блоков для дорожных изделий Номер состава 3* 4* 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16,9 16,9 20,3 20,3 20,3 20,3 24,3 24,3 24,3 24,3 19,2 19,2 15,8 15,8 18,2 18,2 18,2 18,2 - Шлакопемзовый песок 67,3 67,3 67,3 67,3 - - - - 34,4 34,4 34,4 34,4 - - - - - 61,5 61,5 61,5 61,5 - - - - - - - - - - - - 41,3 - 41,3 - 41,3 - - 3,0 3,0 1,2/ 1,4 1880/ 1920 22,5/ 23,3 13,9/ 13,8 3,0 6,0 9,0 - 3,0 - 3,3 2,7 1,6 - 1950 1960 1960 25,7 29,0 16,6 16,3 Показатели Гранулированный доменный шлак Гранитный щебень Кварцевый песок Пигмент (на сухую массу вяжущего): капут-мортум венецианская красная Влажность, мас.% 3,0 Плотность, кг/м3 1720 Предел прочности при сжатии образцов в возрасте 28 сут, МПа 22,0 Водопоглощение, мас.% Коэффициент теплопроводности образца в сухом состоянии, Вт/м 0С 14,0 6,0 9,0 6,0 9,0 1,6/ 1,5/ 4,2 1,0 1,3 1990/19 1910/19 1700 10 10 24,5/ 22,6/ 27,7 25,6 23,0 13,3/ 13,6/ 12,8 13,6 18,6 15 19,2 - 16 19,2 - - - - - - - - 41,3 - 32,7 48,1 32,7 48,1 32,7 48,1 32,7 48,1 6,0 - 9,0 - - 3,0 - 6,0 - 9,0 - - - - - - - - 2020 2100 2170 2160 2280 2330 2330 2330 28,0 27,0 36,7 40,7 35,0 26,3 45,0 42,5 17,0 4,5 3,5 3,6 3,0 3,0 2,7 2,6 38,3 2,3 -/ -/0,455 0,394 305/ 315/ 310/ Морозостойкость, цикл 300 300 310 315 310 280 300 310 300 200 220 225 210 310 315 310 Класс прочности В15 В15 В15 В15 В15 В15 В20 В20 В20 В26,5 В30 В25 В20 В26,5 В35 В30 П р и м е ч а н и е - * В числителе приведены результаты испытаний бетона с добавкой пигмента капут-мортум, в знаменателе – венецианской красной 0,326 -/- Определяемый показатель Единица измерения Химический состав компонентов сырьевой шихты SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 TiO2 MnO п.п.п Плотность мас.% мас.% мас.% мас.% мас.% мас.% мас.% мас.% кг/м3 Наименование компоненты сырьевой шихты шлам производства порошковой проволоки глина Сокольского месторождения 54,59 2,83 18,80 1,97 4,38 1,68 1,79 13,96 3182,0 79,04 3,72 3,52 2,29 5,80 0,28 5,35 2289,1 Номер состава 1 2 3 4 5 6 Компонентный состав шихты, мас.% глина шлам 95 5 90 10 85 15 80 20 75 25 70 30 Химический состав шихты, мас.% СаО 4,88 5,85 6,82 7,79 8,76 9,73 SiO2 86,69 85,69 84,70 83,70 82,70 81,70 Al2O3 4,10 4,07 4,04 4,01 3,98 3,95 Fe2O3 4,33 4,39 4,44 4,50 4,56 4,62 7 65 35 10,70 80,70 3,92 4,68 8 60 40 11,67 79,71 3,89 4,73 9 55 45 12,64 78,71 3,86 4,79 10 50 50 13,62 77,71 3,83 4,85 11 45 55 14,59 76,71 3,79 4,91 12 40 60 15,56 75,71 3,76 4,97 13 35 65 16,53 74,72 3,73 5,02 14 30 70 17,50 73,72 3,70 5,08 15 25 75 18,47 72,72 3,67 5,14 16 20 80 19,44 71,72 3,64 5,20 17 15 85 20,41 70,72 3,61 5,26 18 10 90 21,38 69,73 3,58 5,31 19 5 95 22,35 68,73 3,55 5,37 Теплопроводность λ, Вт/мК Термическое сопротивление R, м2К/Вт 38,31 49,01 122,6 86,94 68,01 Усадка огневая, % 10,0 22,5 35,0 47,5 60,0 Средняя плотность , ρо, кг/м3 90,0 77,5 65,0 52,5 40,0 Водопоглощение, мас. % шлам Предел прочности при сжатии образцов R, кгс/см2, в возрасте 28 суток Марка керамического кирпича глина Состав сырьевой шихты, мас.% М 25 М 50 М 100 М 75 М 50 20,84 15,68 24,51 14,73 28,97 3612,4 3623,9 3019,5 2708,6 3971,2 22,85 27,46 24,96 20,17 17,92 0,234 0,254 0,241 0,307 0,285 0,085 0,082 0,085 0,067 0,070 ВНЕШНИЙ ВИД ОБРАЗЦОВ КЕРАМИЧЕСКОГО ЧЕРЕПКА ПРИ ОБЖИГЕ В ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ 900-950 оС на основе глины Ирдоматского месторождения на основе глины Шухободьского месторождения Заключение Экспериментальными исследованиями установлена практическая целесообразность получения железооксидных пигментов из техногенного шлама железного купороса прокатного производства Доказано, что при комплексном использовании отходов различных производств могут быть получены продукты целевого назначения без применения природных сырьевых ресурсов Получен цементный клинкер из отходов минерального состава без применения природных сырьевых ресурсов отвечающий по химическому и минералогическому составу требованиям ГОСТ Экспериментальными исследованиями определено, что шлам производства порошковой проволоки, может быть использован для получения строительной керамики Экспериментально обоснован способ утилизации отработанного раствора электролита аккумуляторных батарей , обеспечивающий эффективную защиту природной среды Спасибо за внимание!