Фізико-технологічні основи механоактивації вторинної сировини у виробництві будівельних матеріалів

Досліджено вплив високошвидкісного подрібнення на кристалічну структуру і температуру дисоціації мармуроподібного вапняку. Диференційно-термічним аналізом було встановлено зниження температури дисоціації на 75оС механоактивованого вапняку, подрібненого у високошвидкісному роторному млині РМУ, в порівнянні з вапняком, подрібненим у кульовому млині. Рентгенографічним аналізом показана аморфізація механоактивованого вапняку, яка виявилась у зниженні ступеня кристалічності на 28-- 30%.

Експериментально показано, що багаторазовому навантаженню з інтенсивністю, що зростає, за краще віддати перевагу над одноразовим навантаженням навіть з більш високою швидкістю. В роздрібнювачах РМУ частки матеріалу піддають багаторазовому ударному навантаженню з постійно зростаючою швидкістю удару до 103-- 109 м/с (розмір кінцевого продукту до 15 мкм). У роздрібнювачі ВПМ частки матеріалу, сковзнувши з розгінних лопатей, будуть мати в противопотоці значно меншу кількість співзіткнень і з меншою швидкістю, хоча швидкість першого співзіткнення в 2,6-- 2,7 разів перевершує швидкість в млинах РМУ (розмір кінцевого продукту до 40 мкм).

При конструюванні високошвидкісних млинів-активаторів необхідно враховувати позитивний вплив зростання температури на процес подрібнення і механоактивації. Технологічно такого підвищення температури можна досягти відомим заходом використання теплоти, яка виділяється при подрібненні, наприклад, створенням високошвидкісних млинів з тепловою ізоляцією.

Досліджена залежність від часу спаду рівня механоактивації твердих побіжних продуктів виробництва після припинення обробки матеріалу. Було встановлено, що ефект механічної активації спадає протягом часу, зникаючи у вапнякових побіжних продуктах пилення каменю через 20 хвилин, побіжних продуктах шиферного виробництва -- через 40 хвилин, пилу обертових печей -- через 50 хвилин (рис. 4). При цьому загальним для всіх побіжних продуктів є інтенсивний спад рівня механоактивації у перші 5-- 10 хвилин після подрібнення.

Для використання з максимальною ефективністю внутрішньої енергії, накопиченої матеріалом у процесі високошвидкісного подрібнення, механоактивовані побіжні продукти необхідно піддати наступній технологічній операції через 1-- 5 хв. після припинення обробки. В технологічних схемах необхідно відмовитись від проміжних накопичувальних бункерів між високошвидкісним роздрібнювачем і обладнанням чергової стадії.

Досліджено вплив інтенсивності перемішування механоактивованих сировинних компонентів у процесі виготовлення сировинних сумішей на фізико-механічні властивості стінових матеріалів і дрібнозернистого бетону на основі портландцементу з добавкою пилу обертових печей. Показано, що зростання швидкості перемішування приводить до зростання можливості руйнування агрегатних часток з оголюванням їх активної поверхні і рівномірного та однорідного формування структури будівельних матеріалів. Це підтвержено більш високими фізико-механічними показниками зразків та виробів. Встановлено, що для підтримання активності часток матеріалу, який високошвидкісно подрібнювали, та для посилення ефекту механоактивації у процесі підготовки сировинних сумішей необхідно використовувати інтенсивне перемішування сировинних компонентів у швидкісних змішувачах примусової дії з лінійною швидкістю обертання лопатей 2-- 3 м/ с при тривалості перемішування 90--120 с.

Рис. 4. Залежність вмісту СаО у вапнякових побіжних продуктах (1,2), границі міцності при стисненні зразків з шиферних побіжних продуктів (3,4) і пилу цементного виробництва (5,6), що подрібнені у млинах РМУ-100В (1,3,5) та РМУ-1000Г (2,4,6) від часу витримання після подрібнення

Обгрунтовано технологічні схеми подрібнення і механоактивації твердих побіжних продуктів виробництва і проведено оцінку сумарних питомих енергозатрат на ці процеси. Показано, що зниження енергоємності роздрібнення і подрібнення вапняку на 10% можна досягти при обробленнi матеріалу у валковій дробарці перед високошвидкісним подрібненням. Питомі енергозатрати при модифікуванні матеріалу механоактивованими малими частками майже у два рази нижче, ніж при активації усього матеріалу.

Розроблено технологічні схеми і технологічні регламенти процесу виробництва рядкової і лицьової цегли на основі вапнякових побіжних продуктів добутку каменю, облицювальних плит на основі побіжних продуктів содового виробництва, теплоізоляційної антикорозійної засипки на основі побіжних продуктів камнедобутку і ППР та утилізації пилу обертових печей цементного виробництва з використанням механоактивованих сировинних компонентів.

Розроблені технології і високошвидкісні млини впроваджено на Бахчисарайському цементному заводі, Кримському содовому заводі, НВФ “ЭСПО”, МБП “Будкомплекс” та інших підприємствах.

Виконана техніко-економічна оцінка використання технології у будівельній індустрії. Сумарна економічна ефективність з урахуванням ефекту від скорочення економічної утрати, яка наноситься навколишньому середовищу скопичуванням побіжних продуктів у відвалах, і ефекту від реалізації продукції на основі механоактивованої вторинної сировини, склала 1 млн.377 тисяч гривень.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Аналіз сучасних досліджень і ресурсозберігаючих технологій показав, що одним з перспективних напрямків підвищення якості будівельних матеріалів є використання в їх виробництві механоактивації сировинних компонентів. До цього часу не встановлено закономірності впливу інтенсивної механічної дії при високошвидкісному подрібненні на процеси руйнування та механоактивації мінеральної сировини, особливо вторинної, і на формування структури та властивостей будівельних матеріалів на її основі. Це не дозволяє обгрунтовано підійти до створення якісних будівельних матеріалів і технологій їх виготовлення з використанням активованих побіжних продуктів виробництва та, тим самим, ефективно вирішити важливу проблему перероблення вторинної сировини в галузі будівельної індустрії.

2. Розроблено методологічні основи дослідження динамічного руйнування твердих тіл при високошвидкісному навантаженні, характерному для механоактиваційних процесів, які включають нові методики і створені пристрої для ініціювання тріщиноутворення високошвидкісним навантаженням, для вивчення взаємодії хвиль напружень поблизу тріщин, реєстрації хвильових полів і динаміки тріщин, що швидко розповсюджуються, одноразового ударного руйнування окремих часток матеріалу, визначення довговічності зразків, дисперсного аналізу подрібнених матеріалів та математичної обробки експериментальних даних на комп'ютері. Крім того, використовувались сучасні методи хімічного, електронно-мікроскопічного, рентгенографічного, диференційно-термічного та інших аналізів.

3. Теоретичними і експериментальними дослідженнями процесів тріщиноутворення при динамічному навантаженні твердих тіл уперше доказано, що їх руйнування при високошвидкісному навантаженні, яке характерне для проявлення механоактиваційних ефектів, визначається термоактиваційним механізмом, який залежить від структури матеріалу і швидкості навантаження.

4. Уперше експериментально встановленно зниження питомої поверхневої енергії руйнування твердих матеріалів при зростанні швидкості високошвидкісного подрібнення у діапазоні (0,6-- 2).106 МПа/с. Була одержана аналітична залежність для розрахунку питомої поверхневої енергії руйнування та здійснена оцінка енергоємності руйнування вапняків при швидкостях навантаження, які характерні для кульового млина. Показано, що енергоємність подрібнення вапняків у високошвидкісних млинах у 1,2-- 3,2 рази нижче у порівнянні з кульовим млином та залежить від пластичних властивостей матеріалів.

5. Математичним моделюванням на комп'ютері процесу руйнування окремих часток матеріалу при високошвидкісному ударі з використанням чисельного модифікованого методу кінцевих елементів, показано, що зі зростанням швидкості удару з 50 до 200 м/с після затухання хвильвих процесів поверхня руйнування збільшується у 2,4 рази. Експериментальними дослідженнями процесу руйнування окремих часток твердих матеріалів зі швидкостями співзітхнення у діапазоні 50-- 300 м/с при температурі 273-- 373 К доказано, що критична швидкість співзіткнення часток, яка відповідає початку механоактивації, при зростанні температури від 273 до 373 К знижується з 150 м/с до 50-- 100 м/с

6. Встановлено переважний внесок малих часток (менших за 5 мкм) у зростання внутрішньої енергії вапняків, які подрібнюються, і рівень їх механоактивації, що визначають по змісту у матеріалі вільного СаО. Показано, що доля часток розміром менше за 5 мкм у мінеральній сировині, яка подрібнена у високошвидкісних роторних і газострумневих млинах, у 4,2-- 6,8 разів перевищує їх наявність у матеріалі, який отримано у кульовому та вібраційному млинах. Доказано, що високошвидкісне подрібнення знижує температуру дисоціації вапняка на 75оС і частково аморфізує його кристалічну структуру, знижуючи ступінь кристалічності на 28-- 30%.

7. Встановлена залежність падіння протягом часу рівня механоактивації твердих побіжних продуктів виробництва (побіжних продуктів камнепилення вапняку, шиферного виробництва, пилу обертових печей цементного виробництва) після закінчення обробки матеріалів у високошвидкісних роторних млинах. Було показано, що ефект механічної активації, який визначають по вмісту вільного СаО у вапняку та по межі міцності зразків з активованих побіжних продуктів шиферного і цементного виробництва, зберігається протягом 5-- 10 хвилин, монотонно знижується і повністю зникає через 20-- 50 хвилин після подрібнення.

8. У результаті теоретичних та експериментальних досліджень механізму руйнування твердих матеріалів, створені фізико-технологічні основи організації високошвидкісного подрібнення і активації твердих побіжних продуктів виробництва у високошвидкісних млинах-активаторах і розроблено будівельні матеріали та ресурсозберігаючі технології їх вироблення на основі механоактивації вторинної сировини гірничодобувної, хімічної, харчової галузей і галузі будівельної індустрії:

-- на основі карбонатних побіжних продуктів камнедобутку одержано стінові матеріали шляхом їх механоактивації та гідрофобізації кремнiйорганічними речовинами. Показано, що введення гідрофобної домішки ГКЖ-94 у процесі високошвидкісного подрібнення у кількості 0,1-- 0,15% дозволяє одержати міцний (7-9,8 МПа), водостійкий (коефіцієнт розм'якшення 0,8) та морозостійкий матеріал (35 -- більш 50 циклів);

-- на основі карбонатних побіжних продуктів каменедобутку і безводної силікат-натрієвої зв'язки (силікатної брили) одержано стінові матеріали шляхом роздільної підготовки механоактивованої зв'язки та карбонатного заповнювача. Встановлено, що оптимальна витрата силікатної брили у порівнянні з відомими технологіями зменшилась з 30% до 10-- 20%, межа міцності при стиску складає 22,9-- 58,6 МПа. Показано, що введення у сировину суміш піритних недогарок у кількості 5-- 20% збільшує міцність зразків у 2-- 2,5 рази, що пов'язано з їх активацією і хімічною взаємодією з продуктами гідролiза силікатної брили;

-- на основі вапномістючих побіжних продуктів содового виробництва одержано автоклавні силікатні облицьовувальні плитки з механоактивованого в'яжучого (70% побіжних продуктів содового виробництва і 30% кварцового піску), карбонатних побіжних продуктів каменедобутку та пігментної домішки. Рентгенофазовим і диференційно-термічним аналізом встановлено, що високошвидкісна механоактивація вапняково-кремнеземистої сировинної суміші впливає на процес структуроутворення силікатного матеріалу при його гідротермальній обробці, що сприяє виникненню більш міцних однокальцієвих силікатів;

-- розроблено теплоізоляційний антикорозійний матеріал (засипка) щодо безканального проведення теплотрас на основі карбонатних побіжних продуктів каменевидобуття та порошкового перетворювача іржі шляхом їх високошвидкісного спільного подрібнення. При цьому встановлено, що високошвидкісне подрібнення вапняка разом з ППІ, за даними рентгенографічного аналізу, приводить до зниження ступеня його кристалічності на 30-- 35% у порівнянні з подрібненням без ППІ. Насипна щiльнiсть засипки 670--780 кГ/м3, коефіцієнт теплопровідності 0,08-- 0,14 Вт/м.К;

-- встановлена можливість домішки механоактивованого пилу обертових печей цементного виробництва до портландцементу. Вивчення стандартних зразків на отриманому в'яжучому з домішкою до 15% активованого пилу показало, що марка в'яжучого у порівнянні з портландцементом без домішки не знижується;

-- встановлена можливість повторного гідратаційного твердіння цементу, що міститься у побіжних продуктах шиферного виробництва і бетонах, які підлягають високошвидкісній механоактивації у роторному млині. За даними рентгенографічного аналізу, це пов'язано з аморфізацією структуроутворюючих компонентів цементу, що надає їм гідратаційну активність.

9. Розроблено ресурсозберігаючі технології виробництва стінових, облицювальних, теплоізоляційних та в'яжучих будівельних матеріалів з використанням процесу механоактивації вторинної сировини за допомогою млинів-активаторів ударної дії нових конструкцій. Технологічні принципи, що реалізовані в цих технологіях, спрямовані на максимальне використання ефекту механоактивації шляхом: вживання високошвидкісних млинів з багаторазовим навантаженням часток матеріалу вільним ударом з швидкістю не менш за 100 м/с; використання теплоти, що виділяється матеріалом при подрібненні; скорочення часу використання механоактивованого матеріалу до 1--5 хвилин; підсилення ефекту механоактивації інтенсивним перемішуванням сировинної суміші; модифікації сировинних компонентів механоактивованими малими частками.

10. Вірогідність наукових положень, теоретичних і практичних висновків була підтверджена достатнім обсягом експериментальних даних, отриманих у лабораторних, експериментальних, експериментально-промислових і виробничих умовах з використанням сучасних методів досліджень і інструментальних засобів вимірювань, а також позитивними результатами досліджень і експлуатації млинів-активаторів та технологій механоактивації і переробки вторинної сировини у будівельні матеріали різного призначення. При цьому обгрунтовано конкретність поставлення експериментів з граничних умов і основних факторів, що впливають, та були видані оцінки похибки отриманих експериментальних даних.

11. Проведена техніко-економічна і екологічна оцінка ефективності розроблених ресурсозберігаючих технологій вироблення будівельних матеріалів на основі механоактивованої вторинної сировини та показано, що вони забезпечують здобування високоякісних стінових, облицювальних, в'яжучих та теплоізоляційних матеріалів з використанням побіжних продуктів різних виробництв, що підтверджено актами впровадження і економічним ефектом від виробництва будівельних матеріалів у розмірі 1377 тис. грн. Крім того, одержано економічний ефект від скорочення екологічної утрати, яка наноситься навколишньому середовищу скопичуванням побіжних продуктів у відвалах в розмірі 637 тис. грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Федоркин С.И. Механоактивация вторичного сырья в производстве строительных материалов.-- Симферополь: Таврия, 1997.-- 180 с.

2. Федоркин С.И. О влиянии малых частиц на изменение внутренней энергии твердых материалов при высокоскоростном измельчении// Строительные конструкции и материалы. Сборник научных трудов КИПКС. -- Симферополь: Таврия, 1997.-- С.30-- 34.

3. Федоркин С.И. Технологическая оценка релаксации механоактивированного вторичного сырья// Строительные конструкции и материалы. Сборник научных трудов КИПКС. -- Симферополь: Таврия, 1997.-- С.35-- 39.

4. Федоркин С.И. Технологии утилизации известняковых отходов камнедобычи с использованием процесса механоактивации сырьевой смеси// Строительство и техногенная безопасность. Сборник научных трудов КИПКС. -- Симферополь: Таврия. 1998.-- С.-- 88-- 92.

5. Федоркин С.И. Влияние интенсивности перемешивания на уровень механоактивации активированного вторичного сырья в процессе его переработки в строительные материалы// Строительство и техногенная безопасность. Сборник научных трудов КИПКС. -- Симферополь: Таврия, 1998.-- С.-- 93-- 97.

6. Федоркин С.И. Проблемы экспериментального моделирования процессов разрушения твердого техногенного сырья при измельчении и механоактивации// Строительство и техногенная безопасность. Сборник научніх трудов КИПКС. -- Симферополь: Таврия, 1998.-- С.-- 97-- 102.

7. Федоркин С.И. Новые направления переработки известняковых отходов камнедобычи//Труды Крымской академии наук. Научно-практический сборник. Вып. №1.-- Симферополь: Таврия.-- 1998.-- С. 83-- 86.

8. Федоркин С.И. Влияние скорости соударения частиц известняка на процесс их измельчения и механоактивации // Строительство и техногенная безопасность. Сборник научных трудов КИПКС. - Симферополь: Таврия, 1999. - С.144-149.

9. Костандов Ю.А., Скоблин А.А, Федоркин С.И., Шевляков Ю.А. Фрактографичесий анализ развития трещин при динамическом нагружении// Механика композитных материалов.-- 1986.-- №6.-- С.987-- 994 (Проведено аналіз результатів досліджень).

10. Костандов Ю.А., Скоблин А.А., Федоркин С.И. Методика исследования процесса разрушения полимерных материалов при динамическом нагружении// Заводская лаборатория.-- 1986.-- №9.-- С.65-- 67 (Запропонована методика досліджень та проведено аналіз результатів експерименту).

11. Костандов Ю.А., Локшина Л.Я., Федоркин С.И. К вопросу автоматизации исследования конструкций поляризационно-оптическим методом// Известия вузов. Строительство и архитектура.-- 1987.-- №11.-- С.109-- 111 (Запропоновано метод фільтрації експериментальних даних).

12. Костандов Ю.А., Скоблин А.А., Федоркин С.И., Шевляков Ю.А. Характер движения трещины при динамическом воздействии// Прикладная механика.-- 1988.-- Т.24, №3.-- С.69-- 75 (Запропоновано модель стрибкоподібного розповсюдження тріщин).

13. Костандов Ю.А., Федоркин С.И. Распространение фронта быстрых трещин в твердых полимерах// Проблемы прочности.-- 1988.-- №9.-- С.23-- 26 (Проведено аналіз та пояснення результатів експерименту).

14. Костандов Ю.А., Федоркин С.И. Методика исследования фронта быстрораспространяющихся трещин в прозрачных материалах// Заводская лаборатория.-- 1989.-- №3.-- С.59-- 61 (Запропоновано методику та проведено аналіз результатів досліджень).

15. Костандов Ю.А., Федоркин С.И. Микромеханика разрушения твердых полимеров при динамичном нагружении// Проблемы прочности.-- 1990.-- №2.-- С.80-- 85 (Запропоновано механізм руйнування твердих полімерів при динамічному навантаженні).

16. Костандов Ю.А., Локшина Л.Я.,Федоркин С.И. Определение эффективной поверхностной энергии динамического разрушения// Проблемы прочности.-- 1992.-- №7.-- С.10-- 14 (Запропонована методика визначення енергії динамічного руйнування).

17. Костандов Ю.А., Рыжаков А.Н., Федоркин С.И. Разрушение твердых полимеров при импульсном растяжении//Проблемы прочности.-- 1992.-- №7.-- С.14-- 17 (Проведено постановку екмперименту та аналіз результатів досліджень).

18. Федоркин С.И., Димитращук Л.Н. Высокопрочные материалы на основе карбонатных порд Крыма и силикат-натриевой связки // Строительство и техногенная безопасность. Сборник научных трудов КИПКС. - Симферополь: Таврия, 1999. - С 138-142 (Проведено постановку експерименту та аналіз результатів досліджень).

19. А.с. 1392434 СССР, МКИ С 01 № 3/18. Образец для исследования распространения трещин/ Ю.А. Костандов, С.И. Федоркин (СССР).-- №4085382/25; Заявлено 30.01.86; Опубл. 30.04.88, Бюл. №16.-- 2 с. (Запропонована конструкція зразка).

20. А.с. 1364863 СССР, МКИ С 01 В 11/18. Образец для исследования напряжений в вершине бегущей трещины/ Ю.А. Костандов, С.И. Федоркин (СССР).-- №4055528/25; Заявлено 15.04.86; Опубл. 01.01.88, Бюл. №1.-- 3 с. (Розроблені основні конструкційні параметри зразка).

21. А.с. 1629272 СССР, МКИ С 04 В 20/10. Способ получения порошкового теплоизоляционного материала/ С.И. Федоркин, Ю.Н. Форостян, И.В. Ванеева (СССР).-- № 4494506/33; Заявлено 10.08.88; Опубл.23.02.91, Бюл. №7.-- 2 с. (Запропоновано використання лігніну в сировинній суміші).

22. А.с. 1661171 СССР, МКИ С 04 В 40/00. Способ изготовления строительных изделий/ С.И. Федоркин, И.В. Ванеева (СССР).-- №4494369/33; Заявлено 23.08.89; Опубл. 07.07.91, Бюл. №25.-- 2 с. (Запропоновано основні параметри способу).

23. А.с. 1717581 СССР, МКИ С 04 В 28/22. Способ получения строительных изделий/ С.И. Федоркин, И.В. Ванеева (СССР).-- №4642894/33; заявлено 19.12.88; Опубл. 07.03.92, Бюл. №9.-- 3 с. (Розроблені основні параметри способу).

24. А.с. 1766874 СССР, МКИ С 04 В 28/00. Способ изготовления строительных изделий/ С.И. Федоркин, И.В. Ванеева, А.С. Перминов (СССР).-- №4819218/05; Заявлено 22.03.90; Опубл. 07.10.92, Бюл. №37.-- 3 с. ( Запропоновано основні параметри способу).

25. А.с. 1719062 СССР, МКИ В 02 С 13/14. Мельница ударного действия/ С.И. Федоркин, В.Я. Горбань (СССР).-- №4756262/33; Заявлено 04.11.89; Опубл. 15.03.92, Бюл. № 10.-- 3 с. (Розроблена принципова конструкція млина ударної дії).

26. А.с. 1717215 СССР, МКИ В 02 С 13/06. Мельница ударного действия/ С.И. Федоркин, А.С. Перминов, Г.В. Суворов, Е.В. Кононов (СССР).-- №4819216/33; Заявлено 27.03.90; Опубл. 07.03.92, Бюл. №9.-- 3 с. (Розроблено основні елементи конструкції млина).

27. А.с. 1717216 СССР, МКИ В 02 С 13/ 16. Мельница ударного действия/ С.И. Федоркин, Г.В. Суворов, Е.В. Кононов (СССР).-- №4820914/33; Заявлено 27.03.90; Опубл. 07.03.92, Бюл. №9.-- 3 с. (Розроблена принципова конструкція млина).

28. А.с. 1717221 СССР, МКИ В 02 С 18/06. Мельница ударного действия/ С.И. Федоркин, Г.В. Суворов, Е.В. Кононов (СССР).-- №4820912/33; Заявлено 27.03.89; Опубл. 07.03.92, Бюл. №9.-- 3 с. (Розроблена принципова конструкція млина).

29. А.с. 1729576 СССР, МКИ В 02 С 13/06. Мельница ударного действия/ С.И. Федоркин, А.С.Перминов, В.Г. Суворов, Е.В. Кононов (СССР).-- №4818885/33; Заявлено 27.03.90; Опубл. 30.04.92, Бюл. №16.-- 3 с. (Розроблені основні елементи конструкції млина).

30. А.с. 1759453 СССР, МКИ В 02 С 13/02. Мельница ударного действия/ С.И. Федоркин, Г.В. Суворов (СССР).-- №4761519/33; Заявлено 23.10.89; Опубл. 07.09.92, Бюл. №33.-- 3 с. (Розроблена принципова конструкція млина).

31. Пат.1729573 СССР , МКИ В 02 С 7/06. Центробежная мельница/ С.И. Федоркин, Е.В. Кононов, Г.В. Суворов (СССР).-- ).-- №4808151/33; Заявл.16.02.90; Опубл. 30.04.92, Бюл. №16.-- 3 с. (Розроблена принципова конструкція відцентрового млина).

32. Пат. 2012548 РФ, МКИ С 04 В 28/18. Способ получения строительных изделий/ С.И. Федоркин, Н.Н. Фальковский (Украина).-- №5009022/33; Заявл. 17.09.91; Опубл. 15.05.94, Бюл. №9.-- 5 с. (Запропоновано склад сировинної суміші та основні параметри способу).

33. Пат. 1819 Украина, МКИ С 04 В 28/18. Способ получения строительных изделий/ С.И. Федоркин, Н.Н. Фальковский (Украина).-- №93260447; Заявл. 29.10.93; Опубл. 25.10.94, Бюл. №3.-- 3 с. (Запропоновано склад сировинної суміші та основні параметри способу).

34. Пат.1820 Украина, МКИ С 04 В 28/90. Способ изготовления строительных изделий/ С.И. Федоркин (Украина).-- №9360448; Заявл.29.10.93; Опубл. 25.10.94, Бюл. №3.-- 3с.

35. Пат. 2821 Украина , МКИ В 02 С 07/08. Центробежная мельница/ С.И. Федоркин (Украина).-- №93300795; Заявл.29.04.94; Опубл. 26.12.94, Бюл. №5-- 1.-- 3с.

36. Федоркин С.И. Новые технологии переработки отходов химических и горнодобывающих предприятий Крыма// Материалы международной региональной конференции “Проблемы экологии и рекреации Азово-черноморского региона”.-- Симферополь: КАН.-- 1994.-- С. 289-- 291.

37. Федоркин С.И. Получение материалов наполненной каркасной структуры на основе отходов промышленности// Труды международной научно-технической конференции “Ресурсосбережение и экология промышленного региона”.-- Макеевка: ДГАСА.-- 1995.-- С. 143-- 144.

АНОТАЦІЇ

Федоркін С.І. Фізико-технологічні основи механоактивації вторинної сировини у виробництві будівельних матеріалів .-- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.05 -- будівельні матеріали та вироби.-- Донбаська державна академія будівництва та архітектури, Макіївка, 1999.

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-технічної проблеми залучення вторинної сировини у виробництво будівельних матеріалів. В роботі було досліджено механізм динамічного руйнування матеріалів та умови його реалізації при механоактивації твердих побіжних продуктів виробництва. Встановлено технологічні принципи механоактивації вторинної сировини високошвидкісним подрібненням і показано її вплив на структуру та властивості побіжних продуктів і будівельних матеріалів з їх використанням. Розроблено та апробовано у технологіях нові конструкції млинів-активаторів. Створені фізико-технологічні основи механоактивації твердих побіжних продуктів високошвидкісним подрібненням при їх переробленні у будівельні матеріали. Основні результати роботи знайшли промислове використання у виробництві стінових, в'яжучих і теплоізоляційних матеріалів.

Ключові слова: механоактивація, динамiчне руйнування, вторинна сировина, високошвидкісне подрібнення, млини-активатори.

FEDORKIN S. I. The physico-technological principles of mechanical activation of recoverable waste in production of building materials. -- Manuscript.

This is a typescript of a thesis for a degree of doctor of engineering (speciality -- 05.23.05 -- building materials and products). -- Donbass State Academy of Construction and Architecture, Makeyevka, 1999.

The thesis is devoted to the solution of a topical scientific and technical problem of involving recoverable waste in production of construction materials. In the thesis the mechanism of dynamic destruction of materials has been studied and the conditions of its realization under mechanical activation of hard waste have been investigated. The technological principles of mechanical activation of recoverable waste by means of grinding at high speed have been determined. The way of mechanical activation influencing the structure and the properties of wastes and building materials has also been presented.New constructions of grinders -- activators have been developed and tested. The physico-technological principles of mechanical activation of hard waste by means of grinding at high speed under their processing into building materials have been created. The main results of the thesis have found their industrial application in production of walling, binding and heat-insulating materials.

Key words: mechanical activation, dynamic destruction, recoverable waste, grinding at high speed, grinders-activators.

Федоркин С.И. Физико-технологические основы механоактивации вторичного сырья в производстве строительных материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. - Донбасская государственная академия строительства и архитектуры, Макеевка, 1999.

Диссертация посвящена решению актуальной научно-технической проблемы использования попутных продуктов строительной индустрии, горнодобывающих, химических и пищевых предприятий юга Украины в производстве строительных материалов. Основная цель работы - разработка физико-технологических основ механоактивации вторичного сырья высокоскоростным измельчением для получения строительных материалов и создания ресурсосберегающих технологий их производства путем установления закономерностей влияния интенсивного механического воздействия на процессы разрушения и активации минерального сырья и на формирование структуры и свойств строительных материалов с его использованием. В диссертации исследован сложный механизм динамического разрушения твердых тел и обоснованы оптимальные условия реализации этого механизма при высокоскоростном измельчении и механоактивации вторичного сырья в производстве строительных материалов. Разработаны методологические основы исследования динамического разрушения твердых тел при высокоскоростном нагружении, характерном для механоактивационных процессов. Доказано, что разрушение твердых тел при высокоскоростном нагружении определяется термоактивационным механизмом. Экспериментально установлено снижение удельной поверхностной энергии разрушения твердых материалов с увеличением скорости нагружения частиц при измельчении. Произведена оценка энергоемкости измельчения известняков в мельницах различного типа. Экспериментально определены значения критической скорости соударения частиц материала, соответствующие началу механоактивации. Показан преимущественный вклад малых частиц в увеличение внутренней энергии измельченных известняков и уровень их механоактивации. Доказано снижение температуры диссоциации известняка и повышение степени аморфизации его кристаллической структуры при высокоскоростном измельчении. Установлена временная зависимость падения уровня механоактивации твердых попутных продуктов производства после их обработки в высокоскоростных роторных мельницах. Созданы физико-технологические основы организации высокоскоростного измельчения и активации твердых попутных продуктов производства в высокоскоростных мельницах-активаторах, разработаны строительные материалы и ресурсосберегающие технологии их изготовления. На основе карбонатных попутных продуктов камнедобычи получены стеновые материалы путем их механоактивации и гидрофобизации кремнийорганическими веществами. Из карбонатных попутных продуктов камнедобычи и безводной силикат-натриевой связки (силикат-глыбы) получены стеновые материалы раздельной подготовкой механоактивированной связки и карбонатного заполнителя. Установлен значительный рост прочности образцов при вводе в силикат-глыбу пиритных огарков. На основе известковосодержащих попутных продуктов содового производства разработаны автоклавные силикатные облицовочные плиты из механоактивированного вяжущего, карбонатных попутных продуктов камнедобычи и пигментной добавки. Получен теплоизоляционный антикоррозионный материал (засыпка) для бесканальной прокладки теплотрасс на основе карбонатных попутных продуктов камнедобычи и порошкового преобразователя ржавчины путем их высокоскоростного совместного измельчения. Установлена возможность добавки механоактивированной пыли вращающихся печей цементного производства к портландцементу, не снижающая марку вяжущего и качественные характеристики бетона. Показана возможность повторного гидратационного твердения цемента, содержащегося в попутных продуктах шиферного производства и бетонах, подверженных высокоскоростной механоактивации, которая обусловлена аморфизацией структурообразующих компонентов цемента. Разработаны ресурсосберегающие технологии производства приведенных выше строительных материалов с использованием процесса механоактивации вторичного сырья на созданных мельницах-активаторах ударного действия. Технологические принципы, реализованные в этих технологиях, направлены на максимальное использование эффекта механоактивации путем: применения высокоскоростных мельниц с многократным нагружением частиц материала свободным ударом; использования теплоты, выделяемой материалом при измельчении; сокращения времени использования механоактивированного материала; усиления эффекта механоактивации интенсивным перемешиванием сырьевой смеси; модификации сырьевых компонентов механоактивированными малыми частицами. Основные результаты работы нашли промышленное применение в производстве стеновых, вяжущих и теплоизоляционных материалов. Доказана их технико-экономическая и экологическая эффективность.

Ключевые слова: механоактивация, динамическое разрушение, вторичное сырье, высокоскоростное измельчение, мельницы-активаторы.

Размещено на Allbest.ru