Разработанная технология изготовления плиток из зернистых отходов на керамических связках упрощает подготовку сырья для керамических масс, расширяет возможности полезной утилизации промышленных отходов, снижает себестоимость продукции. На изготовление плиток из шлака разработан технологический регламент. Таким образом, свойства строительной керамики, полученные при внедрении и опытно-промышленных испытаниях, подтверждают расчетные и экспериментальные результаты выполненных научных исследований.
Разработан программный комплекс, позволяющий расчитать энергосберегающий электропривод основного технологического оборудования производства строительной керамики. Рассмотрен алгоритм построения математической модели производства строительной керамики с использованием метода группового учета аргументов. Формализована постановка задачи оптимизации технологического процесса производства строительной керамики, определен критерий оптимизации управления процессом обжига, рекомендована программа решения полученной задачи линейного программирования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Критериями формирования структуры и свойств строительной керамики из композиций глин и непластичного грубозернистого сырья являются: преобладающий размер зерен, соотношение размеров агрегатов ядра (зерна) и оболочки (связки между зернами), относительная разность значений модулей упругости и коэффициентов термического расширения материалов ядра и оболочки, разница их температур спекания, разность значений модулей основности материалов ядра и оболочки.
2. Соотношение размеров агрегатов ядра и оболочки в грубозернистых массах для полусухого прессования при размере зерен не более 5 мм находится в пределах от 5 до 10 при толщине оболочки от 0,01 до 0,3 мм, что соответствует содержанию тонкодисперсного компонента в шихте 30 - 50 %. Подтверждается влияние этих же соотношений размеров частиц на формирование свойств строительной керамики и в тонкодисперсных массах с размером зерен менее 0,063 мм.
3. Для получения керамики с высокими эксплуатационными свойствами в материале оболочки должно присутствовать вещество, обладающее пластической деформацией при прессовании масс (глины, глиносодержащие породы с числом пластичности не менее 10) для достижения сплошности оболочки и обеспечивающее ее прочность при обжиге. Зерно может быть мономинерального или полиминерального состава со стабильной структурой, величина объемного расширения материала зерна при полиморфных превращениях или при разложении не должна превышать 2,4 %.
4. Для получения высокопрочного строительного материала спекаемость материала оболочки может находиться в границах 900-1050°С при разнице температур спекания материала ядра и оболочки не менее 50°С с протеканием взаимодействия между материалами ядра и оболочки за счет твердофазовых процессов или процессов с участием расплава. Улучшению свойств керамики способствует образование муллитоподобной фазы, волластонита и кристаллизация анортита. Формирование этих фаз происходит при спекании как в материалах ядра и оболочки, так и при их взаимодействии на границах контакта. При спекании керамики из композиций с высококальциевыми отходами в образовании упрочняющих керамику фаз активно участвует свободный оксид кальция. Образование расплава при введении легкоплавких компонентов (стеклобой, щелочные добавки в количестве 1-5%), приводит к интенсификации взаимодействия материалов зерна и оболочки, к смещению зерен относительно друг друга с формированием равновесной макроструктуры, обеспечивающей сохранение высокой прочности керамики при отсутствии усадки.
5. Температура обжига строительной керамики увеличивается при одновременном увеличении соотношения размеров агрегатов ядра и агрегатов оболочки с 5 до 10 и увеличении преобладающего размера зерен от 0,01 до 3 мм и более тем интенсивнее, чем больше относительная разница в значениях модулей упругости, коэффициентов термического расширения материала ядра и оболочки.
6. Величины напряжений на границах зерен, соответствующие 10 - 30 % от прочности связок между ними, являются некритическими для получения керамики из крупнозернистых масс с высокими эксплуатационными свойствами, что подтверждается результатами опытно-промышленных испытаний. Получен лицевой кирпич марок 150-250 по прочности, 35-50 и более - по морозостойкости, кирпич керамический марок 150-200 по прочности и 25-35 по морозостойкости. Марка клинкерного кирпича по прочности более 1000, по морозостойкости - более 50. Прочность черепицы при изгибе составляет 17,5 МПа, морозостойкость более 35 циклов. Прочность плиток при изгибе из композиций с зернистыми компонентами из техногенного сырья находится в пределах от 10 до 15 МПа, при сжатии - от 90 до 140 МПа в зависимости от вида техногенного сырья, морозостойкость более 50 циклов.
7. Свойства строительной керамики находятся в соответствии с расчетными, полученными при моделировании структур. Этим подтверждается, что моделирование структур строительной керамики и количественные критерии, установленные на основании закономерностей формирования плотных упаковок, формирования контактных зон ядра с оболочкой, протекания взаимодействия материалов ядра и оболочки в зонах их контакта, являются основой системного подхода к получению строительной керамики с требуемыми свойствами из грубозернистых масс.
8. Разработанная схема моделирования составов керамических строительных материалов из грубозернистых масс разного назначения с требуемыми функциональными свойствами включает выбор компонентов для ядра и оболочки по критериям их химического, фазово-минерального состава и термофизических характеристик, исходя из вида керамики и ее свойств, определение размера зерна в зависимости от природы его материала, вида керамики и температуры обжига, определение соотношения компонентов и способа их подготовки, выбор технологии изготовления керамики.
9. Разработан программный комплекс СтройЭл, позволяющий рассчитать энергосберегающий электропривод основного технологического оборудования производства строительной керамики.
10. Формализована постановка задачи оптимизации технологического процесса производства строительной керамики, определен критерий оптимизации управления процессом обжига, определена методика построения математической модели, рекомендована программа решения полученной задачи линейного программирования.
Оценка полноты решения поставленных задач. В результате проведенных исследований полностью решены следующие задачи: проведен анализ физико-химических и технологических основ производства современных керамических строительных материалов с использованием природного сырья и отходов промышленности, определены физико-химические, механические и структурные характеристики сырьевых материалов; смоделированы структуры строительной керамики на основе композиций глин с непластичными компонентами; исследованы физико-механические, адгезионные свойства обжиговых связок; исследованы физико-механические свойства керамических строительных материалов на основе техногенного алюмосиликатного сырья; разработаны составы и исследованы структуры стеновой керамика на основе высококремнеземистого техногенного сырья; разработан состав и технология керамических строительных материалов на основе доменных шлаков Таразского металлургического завода; разработаны рекомендации для внедрения полученных составов и технологии в производство.
Рекомендации и исходные данные по конкретному использованию результатов работы. Результаты исследований по разработке технологий керамических стеновых облицовочных и кровельных материалов рекомендованы заводам по производству керамических материалов: ТОО «Казфосфат», Таразский металлургический завод, ТОО «АХЕМ INVESTMENT», ТОО «Стройсервис Эльф» с передачей технологических регламентов.
Технико-экономическая оценка эффективности внедрения. Заводское производство керамических строительных материалов позволяет экономить до 50-70% природного дефицитного сырья. Экономический эффект при производстве керамического кирпича полусухого прессования мощностью 5 млн. шт. составляет 13250000 тг. в год.
Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Моделирование структур керамики по типу ядро-оболочка, исследование физико-химических процессов на границе связка-наполнитель, подбор составов с использованием современных математических методов планирования экспериментов свидетельствуют о высоком научном уровне выполненной работы.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1 , Сметанин и алгоритмы оптимального управления ХТС // В кн. Автоматизация потенциально опасных процессов химической технологии: межвузов сб. научн. труд.- Л.: изд. ЛТИ им. Ленсовета, 1985. – С.23-25.
2 , Морозов приборы.- Л.: Ленинградский сельскохозяйственный институт, 1988. – 24 с.
3 , , Шилибеков метод определения плотности супесчаного грунта.- Алма-Ата: КазНИИНТИ при Госплане Казахской ССР, 1989.- 4 с.
4 , Сагнаева программ для комплексной электрификации // Сб. научн. трудов / ЖГМСИ, 1997. – С.194-196.
5 , , Кожагельдиев математических моделей методом группового учета аргументов // Сб. научных трудов /ЖГМСИ, 1987. –С.45-48.
6 Туленбаев .- Тараз: ТарГУ, 1999 г. – 32с.
7 , Туленбаев обеспечение экологического мониторинга региона // В кн. «Проблемы экологии АПК и охрана окружающей среды», часть П. – Алматы: РНИ «Бастау», 1999 – С.146-147.
8 , Орынбаев модель колонны ректификации для оптимальной очистки смесей // Экологические проблемы региона: материалы Междунар. научно-практ. конф.- Тараз, 1999.- С.45-46.
9 , Туленбаев подход к обработке информации // Наука и образование Южного Казахстана.- 2000.- №22. – С.262-264.
10 , Туленбаев методы повышения качества информации в системах экологического мониторинга // Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан - 2030»: материалы Междунар. конф.- Караганда: КазГТУ, 2000. – С.491-492.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
