(14-МСС-2), (ВКГТУ)
ЖАРОСТОЙКИЙ БЕТОН НА ОСНОВЕ КОРУНДОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИИ
В настоящее время одной из важнейших проблем является индустриализация наиболее сложной области строительства - футеровки тепловых агрегатов. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы разработки новых эффективных материалов для высокотемпературной теплоизоляции. В основном здесь используется мелкоштучная кирпичная огнеупорная кладка, которая трудоемкая в изготовлении и эксплуатации. Одним из путей решения данной проблемы является разработка технологии приготовления и применения жаростойких бетонов, предназначенных для эксплуатации в области температур 800-1900˚С и совершенствования их составов с применением корундовых материалов в качестве вяжущего и заполнителя. В отличие от штучных огнеупоров жаростойкие бетоны являются безобжиговыми материалами, их огневая обработка осуществляется в тепловом агрегате в процессе его пуска. Жаростойкие бетоны, как эффективный футеровочный материал, можно использовать в виде крупных блоков и конструкций, что сокращает количество швов, а также в монолитном варианте, что позволяет изготавливать изделия любой формы и размера. Данная статья является предпосылкой по разработке составов и технологии жаростойких бетонов в строительстве на основе оксида алюминия (корунда) с природными и техногенными заполнителями, имеющимися в РК, а именно в ВКО.
Одним из эффективных огнеупорных материалов, отвечающих возросшим требованиям индустриализации, является жаростойкий бетон, изделия и конструкции из него, которые находят в последние годы все большее применение в различных отраслях строительства и промышленности. Преимущества их перед штучными огнеупорными изделиями заключается в том, что использование жаростойких бетонов позволяет сократить срок строительства, уменьшить трудовые затраты при строительстве тепловых агрегатов, повысить срок службы теплового агрегата, тем самым уменьшить затраты на текущие и капитальные ремонты. Важнейшими задачами в производстве жаростойких бетонов является увеличение сроков службы тепловых агрегатов и уменьшение себестоимости изделий за счет повышения долговечности и качества выпускаемых материалов. Обладая высокими физико-техническими и экономическими показателями, жаростойкие бетоны во многих случаях более эффективны, чем штучные огнеупорные материалы. Жаростойкий бетон обладает наилучшими характеристиками по огнеупорности, прочности, термостойкости и коррозионной стойкости. Перспективой является совершенствование жаростойких бетонов, на основе которых можно изготовить сборные крупноразмерные изделия или монолитные конструкции.
Исключение предварительного обжига, а в некоторых случаях и специальной термической обработки дает возможность сократить топливно – энергетические и трудовые затраты на их производство [1]. Особенностью технологии жаростойких бетонов является то, что формирование их структуры происходит не только при твердении в период термообработки или естественного твердения, но и при нагревании до высоких температур, а также изменяется в процессе эксплуатации. В качестве основного вяжущего и заполнителя предполагается использовать для производства жаростойких и высокопрочных бетонов и композиций корундовые материалы и техногенные отходы. Техногенными отходами многих производств являются шлаки восстановления, представляющие собой механическую смесь плавленого оксида алюминия (корунда) и некоторого количества восстановленных металлов. В Казахстане есть природное и техногенное сырье, пригодное для получения жаростойких бетонов на их основе. По имеющимся оценкам ежегодно в РК образуется 200-400 тонн таких отходов. Вовлечение техногенных отходов в промышленные металлургические процессы является одной из важнейших экологических, экономических задач. В отвалах металлургических заводов ВКО находятся гранулированные техногенные отходы. Выше изложенное является предпосылкой для разработки составов и технологии жаростойких изделий на основе местного природного и техногенного сырья, что целесообразно с экономической и экологической точки зрения. В силу сложившейся ресурсно-сырьевой ориентации индустрии природопользования в РК, в год на душу населения добывается около 50 тонн различных веществ. На территории РК к настоящему времени накоплено более 20 млрд. т. промышленных отходов, при ежегодном поступлении около 1 млрд. тонн. 95 % от общего объема добываемой руды попадают в отходы. ВКО находится на 2 месте по выработке техногенных отходов по данным Kazahst News 2014 года (рисунок 1)[2].
Рисунок 1 - Размещение токсичных отходов по областям
В этой связи имеет место перспективное направление, отвечающее повышению экономической и экологической эффективности и связанное с переработкой и утилизацией промышленных отходов. Практически создается совершенно новая отрасль экономики, без больших финансовых затрат, на основе уже имеющихся активов. Создание такой переработки будет иметь положительное воздействие на экономику, экологию, социальные аспекты, международный имидж Казахстана:
- улучшение состояния экологии в промышленных центрах;
- снижение влияния техногенных нагрузок на здоровье людей, увеличение продолжительности жизни населения;
- создание новых рабочих мест;
- привлечение современных мировых технологий, западных компаний владеющих соответствующим опытом;
- привлечение научного потенциала страны, развитие прикладной науки в производственных сферах, а также в области экологии, гигиены, профессиональной патологии;
- мировое позиционирование Казахстана, как экологически ответственного государства;
- дополнительный рычаг воздействия со стороны государства на недобросовестных недропользователей.
Президент Назарбаев в своем Послании народу «Стратегия «Казахстан-2050» - новый политический курс состоявшегося государства» отметил, что одним из вызовов предстоящих десятилетий является исчерпаемость природных ресурсов. При этом Глава государства особо указал, что для дальнейшего успешного развития и процветания нашей страны необходимо переосмыслить отношение к природным богатствам. В Послании также указывается на важность внедрения экологически безопасных технологий: «Нет отходов - есть незавершенное производство». О необходимости прекращения накопления техногенных отходов в Казахстане было сказано депутатом Мажилиса Парламента РК Андреем Бегенеевым [2].
Жаростойкие бетоны по праву заняли одно из главных мест в строительстве, нефтехимической и химической промышленности, энергетической отрасли, промышленности строительных материалов и др [3].
Жаростойкие бетоны подразделяют:
1 По назначению — на конструкционные, теплоизоляционные.
2 По структуре — на плотные тяжелые и легкие, ячеистые.
3 По виду вяжущего — на портландцементе и его разновидностях (быстротвердеющем портландцементе, шлакопортландцементе), на алюминатных цементах (глиноземистом и высокоглиноземистом), на силикатных вяжущих (жидком стекле с отвердителем, силикат глыбе с отвердителем).
4 По виду тонкомолотой добавки — с шамотной, кордиеритовой золошлаковой, керамзитовой, аглопоритовой, магнезиальной, периклазовой, алюмохромитовой.
5 По виду заполнителя — с шамотным, муллитокорундовым, корундовым, магнезиальным, карборундовым, кордиеритовым, кор-диеритомуллитовым, муллитокордиеритовым, шлаковым, золошлаковым, базальтовым, диабазовым, андезитовым, диоритовым, керамзитовым, аглопоритовым, перлитовым, вермикулитовым, из боя бетона [3].
Промышленностью выпускаются различные по составу жаростойкие бетоны. В развитие теории, практики применения и производства жаростойк их бетонов большой вклад внесли и . Над производством огнеупорных и жаростойких материалов работают с конца 1970-х гг. и сохраняется тенденция к увеличению доли производства жаростойких бетонов и снижению объемов выпуска мелкоштучных огнеупорных изделий.
Производство изделий из жаростойкого бетона включает следующие технологические процессы: приемку, складирование и хранение сырьевых материалов, приготовление бетонных смесей, формование изделий или укладку бетонной смеси в монолитную футеровку, тепловую обработку и твердение изделий и футеровок, распалубку, монтаж блоков из жаростойкого бетона, сушку и первый разогрев тепловых агрегатов, ремонт футеровки.
Для производства жаростойких бетонов рекомендуется использовать сухие бетонные смеси, включающие все необходимые компоненты, кроме воды, или все компоненты, кроме воды и вяжущего. Последние добавляют непосредственно перед бетонированием (рисунок 2) [4], [1].
Рисунок 2 - Блок-схема производства жаростойкого бетона [1]
Оптимальные технологические методы производства работ следует выбирать исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства, с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, достигаемых путем:
1 Использования эффективных строительных материалов на основе различных вторичных ресурсов (отходов промышленности);
2 Снижения массы и улучшения физико-механических свойств жаростойкого бетона за счет правильного подбора его состава, качества сырьевых материалов [4].
Таким образом, современное строительство немыслимо без использования как бетонов в целом, так и в частности бетонов жаростойких, которые представляют собой отвечающий всем современным требованиям строительный материал. Состав и технология производства жаростойких бетонов продолжают совершенствоваться, появляются новые виды жаростойких бетонов, которые обладают уникальнейшими свойствами и характеристиками; расширяется сфера применения жаростойких бетонов, улучшается их качество. Это свидетельствует о том, что жаростойкие бетоны являются перспективным строительным материалом, который широко используется сейчас и будет использоваться в будущем.
В настоящее время в НПЛ «БОСКОР» проводятся исследования по разработке технологии получения жаростойкого бетона на основе корундовых материалов из техногенных отходов металлургии.
Основными этапами данного исследования являются:
Изучение требований к компонентам жаростойких бетонов, составов бетонов, технологии приготовления, требований к физико-механическим свойствам жаростойких бетонов. Исследования по выбору вяжущего, заполнителя, наполнителя, пластификатора, добавок. Разработка состава жаростойкого бетона и технологии его приготовления. Изучение влияния технологических параметров на основные свойства жаростойкого бетона с использованием корундовых материалов из техногенных отходов. Исследование основных эксплуатационных свойств корундового жаростойкого бетона.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 , Технология бетонных и железобетонных изделий. - Москва: «Высшая школа», 1990.
2 http://www. /rus/article/2620769
3 Справочное пособие к СНиП 3.09.01-85
4 СНиП 3.09.01-85 «Строительные нормы и правила» - Москва: ЦИТПГосстроя СССР, 1985
5 СНиП 3.03.01-87 «Технология изготовления жаростойких бетонов» - Москва: Стройиздат, 1991
