Оценка эффективности энергоиспользования при тепловлажностной обработке бетона (стр. 4 )

Цель нашей работы состояла в том, чтобы, одновременно повышая эффективность очистки дымовых газов от SO2, оптимизировать процесс окисления CaSO3.0,5H2O, получить в качестве отходов сероулавливания преимущественно техногенное гипсовое сырье, пригодное для получения гипсового вяжущего. Отработать практические приемы перевода CaSO4.2H2O в строительный гипс, определить оптимальный состав водостойкого гипсового вяжущего специального назначения.

Для решения поставленных задач нами создана опытная полупромышленная установка, представленная на рисунке. Установка состоит из абсорбера с подвижной шаровой насадкой, сборников-нейтрализаторов, циркуляционного насоса и дымососа. Сущность эксперимента заключалась в моделировании двухступенчатой схемы очистки дымовых газов. Исследования проводили в абсорбере диаметром 0,225м, высотой 2м, с двумя слоями насадки из пластмассовых шаров диаметром 23мм, объемной плотностью 260кг/м3. Доля свободного сечения опорно-распредилительной решетки составляла 0,4, высота статического слоя насадки - 150мм.

В ходе эксперимента в абсорбере производительностью по газу 250м3/ч, подвергали очистке газ, полученный от сжигания сернистого угля и содержащий 0,1…0,3% об. SO2. Температура газа составляла 150…250 оС, скорость газа в абсорбере-2,0…2,5м/с. Орошение абсорбера производили по замкнутому циклу, поглотительной суспензией, содержащей 100г/л CaCO3. Для увеличения коэффициента использования известняка, водородный показатель суспензии первой ступени орошения поддерживали на уровне рН=6,0…6,5, второй ступени орошения - на уровне рН=4,5. Температура суспензии составляла 35…40 оС, плотность орошения - 12…30 м3/м2.ч. В качестве катализаторов использовались следующие неорганические соли: MnSO4, CuSO4, NiSO4, FeSO4. Концентрация катализаторов в орошающей суспензии изменялась от 0,5.10-3 до 2.10-3 моль/л.

В процессе проведения эксперимента, степень очистки дымовых газов от SO2 составляла 90…96%. Установлено, что каталитический эффект при окислении сульфита кальция в сульфат кальция проявляют все использовавшиеся в опытах неорганические соли в большей или меньшей степени. Удалось подобрать наиболее эффективный вид катализатора, и определить его оптимальную массовую составляющую, получить шлам, в основном состоящий из CaSO4.2H2O(60…85%).

Рис. Схема опытной установки для нейтрализации сернистых выбросов.

Обозначено: 1 – угольные топки; 2 – шибер; 3 – абсорбер; 4 – сборник-нейтрализатор; 5 – дымосос; 6 – циркуляционный насос; 7 – бак суспензии.

Так, при использовании CuSO4 в качестве катализатора жидкофазного окисления, в процессе очистки дымового газа был получен шлам влажностью 60…80%, содержащий до 85% CaSO4.2H2O в твердой фазе. Согласно ГОСТ 4013-82 «Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства гипсовых вяжущих материалов», продукт сероочистки соответствует сырью 3,4 сорта.

Полученные партии гипсосодержащего шлама подвергали сушке до постоянной массы при температуре 50…60 оС. Высушенный материал представляет собой порошок желто-серого цвета. Плотность порошка в рыхлом состоянии 950…1050кг/м3, в уплотненном состоянии 1200…1300кг/м3, размер кристаллов двуводного гипса составляет 150…200мкм. Согласно результатам химического и рентгенофазового анализов (таблица 1), продукт сероочистки в основном состоит из CaSO4.2H2O (75…84%) и небольшого количества примесей.

Таблица 1

Химический состав шлама, образующегося при очистке дымовых газов от SO2 суспензией известняка.

Характеристика шлама	Содержание оксидов по результатам химического анализа, %	Минералогический состав шлама,%
CaO	SO3	MgO	CO2	Al2O3 Fe2O3	SiO2	H2O	CaSO4.2H2O	CaSO3.0,5H2O	CaCO3	MgCO3
Шлам, полученный при очистке дымовых газов от SO2 известняковыми суспензиями без использования катализаторов.	43,89…44,09	25,18....31,42	0,17....0,18	17,45....23,68	0,7	0,5	5,67....7,07	18,02…39,39	21,13…27,09	39,18…53,31	0,36…0,38
Шлам, полученный при очистке дымовых газов от SO2 известняковыми суспензиями с использованием CuSO4 в качестве катализатора жидкофазного окисления.	32,08....33,87	39,60....42,02	0,19....0,20	2,46....5,07	0,70....0,95	4,09....4,65	16,34....17,80	75,85…83,46	5,16…7,88	5,11…11,01	0,40…0,42

На основе трех партий техногенного гипсового сырья было получено гипсовое вяжущее β–модификации и водостойкое гипсоцементнозольное вяжущее. Дегидратацию техногенного гипсового сырья проводили в сушильном шкафу, при температуре 140…155оС, время дегидратации составляло 4,0…4,5 часа. Строительно-технические свойства строительного гипса приведены в таблице 2.

Полученный строительный гипс, портландцемент марки М500Д0 использовали для создания водостойкого гипсоцементнозольного вяжущего. В качестве активной минеральной добавки использовали золу гидроудаления Воронежской ТЭЦ №1. Выбор оптимального состава гипсоцементнозольного вяжущего проводили по методике разработанной в МГСУ им. Куйбышева /4/. Пользуясь этой методикой, по показаниям концентрации гидрооксида кальция в водных суспензиях сульфата кальция, портландцемента и золы, устанавливали необходимое количество золы и цемента. Золу вводили для связывания гидрооксида кальция и предотвращения образования разрушающего структуру цементного камня эттрингита. На основе полученных результатов был определен оптимальный состав гипсоцементнозольного вяжущего:

строительный гипс – 50%;

портландцемент М500Д0 – 19%;

зола Воронежской ТЭЦ №1 – 31%.

Строительно-технические свойства гипсоцементнозольного вяжущего приведены в таблице 2.

Таким образом, проведенные исследования показали возможность получения строительного гипса и водостойких вяжущих на основе техногенного гипсового сырья, с хорошими строительно-техническими свойствами.

Таблица 2

Строительно-технические свойства строительного гипса и водостойкого гипсоцементнозольного вяжущего.

№ п/п	Характеристика Вяжущего	Нормальная густота,%	Сроки схватывания, мин.	Водопоглощение по массе,%	Предел прочности при сжатии образцов кубиков 2х2х2см, мПа	Коэффициент размягчения
начало	конец	2 часа	1 сутки	28 суток	При постоянной массе
1	Партии полученного техногенного гипса β– модификации	60	5	8	21,70	2,35	-	-	6,42	0,28
2	60	5	8	17,16	3,10	-	-	7,67	0,32
3	65	5	8	19,70	2,29	-	-	6,50	0,29
4	Гипсоцементнозольное вяжущее	53	5	10	15,12	2,80	6,88	13,20	16,30	0,66

Наиболее перспективные направления использования полученного строительного гипса в строительстве:

-производство внутренних гипсобетонных перегородок, декоративных и акустических гипсовых плит;

-производство поризованных блоков из пеногипса;

-производство шпатлевок, сухих смесей для отделочных, штукатурных, реставрационных, ремонтных работ.

Перспективные направления использования водостойкого гипсоцементнозольного вяжущего на основе строительного гипса:

-производство наружных ограждающих конструкций (камни, блоки, панели), внутренних перегородок, объемных элементов (санитарно-технические кабины, вентиляционные блоки, шахты лифтов);

-устройство стяжек и оснований наливных полов.

СПИСОК литературЫ

1. , , Потоцкий состава известняковой суспензии на эффективность очистки агломерационных газов от сернистого ангидрида./Химическая промышленность.-1973.-№11.-с.45-50.

2. Вилесов выбросных газов. - Киев, 1971.-197с.

3. Механизмы реакций окисления-восстановления. - М., 1968.-238с.

4. Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник. Под общей ред. .-М.:Издательство АСВ, 2004.-488с.

УДК 691.175-405.8

, аспирант, , д-р техн. наук, профессор,

, д-р техн. наук, профессор, , канд. техн. наук, доцент

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

ГИБРИДНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Прогресс современного и будущего материаловедения безусловно базируется на совершенствовании композиционных материалов, основные синергические эффекты в которых связаны с взаимодействием на границе раздела фаз, появлением межфазных слоёв различной протяжённости и градиентом. В армированных, каркасных и матричных композитах, материалах типа взаимопроникающих структур наибольшие возможности позитивного изменения свойств заложены в модификации самих связующих.

Необходимость значительного улучшения технологических, физико-механических, теплофизических и других свойств полимерных композиционных материалов (ПКМ) требует качественно нового подхода к созданию связующих, образующих матрицу композита. Связующие нового поколения сами должны представлять собой ПКМ.