Низькоенергоємні цементи, модифіковані комплексними поліфункціональними добавками

9. На основі результатів промислового випуску цементів на ВАТ “Миколаївцемент” та ВАТ “Івано-Франківськцемент” встановлено, що випал в обертовій печі з використанням високоефективних розріджувачів сировинного шламу забезпечує можливість зниження енергоємності портландцементного клінкеру на 3-4% та підвищення продуктивності печі на 4-6%; застосування альтернативних до природного газу видів палива (кам'яного вугілля) та нетрадиційного палива (зношені автомобільні шини) зумовлює зменшення собівартості клінкеру, а випуск модифікованих змішаних цементів з пониженим вмістом (40-60%) клінкерної складової та використанням багатоннажних відходів промисловості дає змогу системно вирішувати питання економії природних матеріалів і паливно-енергетичних ресурсів при зменшенні на 30-50% викидів парникових газів, що сприяє створенню прогресивних технологій у цементній промисловості в плані практики чистого виробництва.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Малоенергомісні цементи з використанням відходів / [М.А. Саницький, Т.Є. Марків, Ю.Л. Новицький, Т.П. Кропивницька] // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. “Теорія і практика будівництва”. - 2005. - № 545. - С. 151-155. (Вивчено кінетику набору міцності цементного каменю і дрібнозернистого бетону на модифікованих композиційних цементах з використанням відходів).

2. Дослідження властивостей портландцементного клінкеру з врахуванням присадки золи палива / [Х.С. Соболь, О.Р. Позняк, Ю.Л. Новицький, М.В. Штурмай] // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. ”Теорія і практика будівництва”. - 2007. - № 600. - С. 278-281. (Досліджені властивості портландцементного клінкеру з врахуванням присадки золи палива).

3. Регулювання властивостей сировинних цементних шламів комплексними модифікаторами / [Ю.Л. Новицький, Х.С. Соболь, Н.І. Петровська, І.І. Кіракевич] // Вісник НУ "Львівська політехніка". "Хімія, технологія речовин та їх застосування". - 2008. - № 609. - С. 304-309. (Вивчено вплив комплексних хімічних добавок на реологічні властивості, кінетичну стійкість сировинних шламів).

4. Енергетичне використання горючих відходів у цементній промисловості / [М.А. Саницький, Т.Є. Марків, Ю.Л. Новицький, Т.М. Круць] // Будівельні матеріали та вироби. - 2008. -№ 6. - С. 5-8. (Проведено дослідження властивостей клінкерів, випалених з використанням горючих відходів).

5. Концепція одержання низькоенерговмісних цементів / [Т.Є. Марків, У.Д. Марущак, М.А. Саницький, Х.С. Соболь, Ю.Л. Новицький] // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. ”Теорія і практика будівництва”. - 2009. - № 655. - С.170-178. (Досліджено реологічні та міцнісні властивості модифікованих низькоенерговмісних цементів та бетонів на їх основі).

6. Modified composite cements with alkaline activation / [М. Sanytsky, Kh. Sobol, Т. Markiv, U. Novytsky] // International conference Alkali activated materials-research, production and utilization. - Praha, 2007. - Р. 611-620. (Досліджено вплив активних мінеральних добавок на властивості модифікованих композиційних цементів).

7. Використання шлакопортландцементів з органо-мінеральними модифікаторами в технології бетонів / [М.А. Саницький, Х.С. Соболь, Т.Є. Марків, Ю.Л. Новицький] // Техн. семінар “Современный взгляд на новый шлакопортландцемент”. - Дніпродзержинськ, 2004. - С. 44-48. (Досліджено кінетику набору міцності шлакопортландцементу, модифікованого органо-мінеральними добавками).

8. Золомісні портландцементи та бетони на їх основі / [М.А. Саницький, Т.Є. Марків, Ю.Л. Новицький, Т.П. Кропивницька, В.А. Пристай] // Матеріали V науково-практичного семінару “Структура, властивості та склад бетону”. - Рівне, 2006. - С. 174-179. (Досліджено фізико-механічні властивості золомісного портландцементу та бетону на його основі).

9. Composite cement, modified by chemical admixtures / [М. Sanytsky, Т. Markiv, Т. Kropyvnytska, U. Novytsky] // 10^th-scientific conference Rzeszow-Lviv-Kosice State of art, trends of development and challenges in civil engineering. - Kosice (Slovakia), 2005. - Р. 102-107. (Визначено фізико-механічні властивості композиційних цементів, модифікованих хімічними добавками).

10. Композиційні цементи з модифікаторами пластифікуюче-прискорюючої дії / [М.А. Саницький, Х.С. Соболь, Т.Є. Марків, Ю.Л. Новицький, А.Й. Здоров] // ІХ Міжнар. наук.-практ. конф. ”Дни современного бетона”. - Запоріжжя: Будіндустрія ЛТД, 2007. - С. 141-146. (Визначено фізико-хімічні особливості процесів гідратації композиційних цементів з поліфункціональними добавками).

11. Новицький Ю.Л. Оптимізація властивостей сировинних цементних шламів з комплексними модифікаторами / Ю.Л. Новицький // Матеріали 47-го міжнар. семінару по моделюванню і оптимізації композитів ”Комп'ютерне матеріалознавство і прогресивні технології”. - Одеса, 2008. - С. 77-78.

12. Новицький Ю.Л. Ресурсозберігаюча технологія випалу портландцементного клінкеру з використанням нетрадиційних видів палива / Ю.Л. Новицький, У.Д. Марущак, М.А. Саницький // Матеріали ІV міжнародної наук.-техн. конф. ”Композиційні матеріали” - К.: НТУУ «КПІ», 2009. - С. 21-25. (Проведено розрахунки сировинних цементних сумішей з врахуванням присадки золи вугілля та зношених автомобільних шин).

13. Новицький Ю.Л. Модифіковані малоенерговмісні цементи нової генерації/ Ю.Л. Новицький // Матеріали V міжнародної науково-практичної конференції “Perspektywiczne opracowania s№ nauk№ і technikami”. - V.9 Budownictwo i architektura - 7-15 листопада 2009. - Przemysl: Nauka i studia, 2009. - С. 41-46.

АНОТАЦІЇ

Новицький Ю.Л. Низькоенергоємні цементи, модифіковані комплексними поліфункціональними добавками. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2010.

Дисертаційна робота присвячена розв'язанню актуальних проблем в цементній промисловості, пов'язаних із зниженням енергоємності цементного виробництва, що досягається на відповідних технологічних ланках за рахунок глибокого обезводнення комплексними розріджувачами сировинних шламів, заміни природного газу на альтернативні види палива при випалі портландцементного клінкеру, розробки змішаних цементів з пониженим вмістом клінкерної складової, модифікованих добавками пластифікуюче-прискорюючої дії. Встановлено вплив пластифікаторів нового покоління на властивості сировинних цементних шламів; досліджено властивості портландцементного клінкеру, випаленого на газі та альтернативних паливах; проведено оптимізацію складів низькоенергоємних модифікованих змішаних цементів та встановлені закономірності процесів їх гідратації; досліджено будівельно-технічні властивості модифікованих змішаних цементів та бетонів на їх основі; виконано практичну апробацію розроблених цементів, обгрунтовано раціональні області використання та визначено техніко-економічну і екологічну ефективність їх виробництва.

Ключові слова: сировинний шлам, комплексні модифікатори, альтернативне паливо, зношені автомобільні шини, портландцементний клінкер, низькоенергоємні змішані цементи.

Новицкий Ю.Л. Низкоэнергоемкие цементы, модифицированные комплексными полифункциональными добавками. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.11 - технология тугоплавких неметаллических материалов. Национальный университет “Львовская политехника”, Львов, 2010.

Диссертационная работа посвящена решению актуальных проблем в цементной промышленности, связанных со снижением энергоемкости цементного производства. В работе проведен аналитический обзор многочисленных исследований в области технологии вяжущих веществ и показано, что проблема энергосбережения должна иметь комплексный характер на всех переделах технологического производства цемента и может быть решена за счет глубокого обезвоживания комплексными разжижителями сырьевых шламов, замены природного газа на альтернативные виды топлива при обжиге портландцементного клинкера, разработки смешанных цементов с пониженным содержанием клинкерной составляющей, модифицированных добавками пластифицирующе-ускоряющего действия.

Результаты экспериментальных исследований по выявлению влияния ПАВ и электролитов на свойства сырьевых цементных шламов свидетельствуют, что высокий эффект водоредуцирующего действия комплексных модификаторов обусловлен суммарным воздействием на диффузионную оболочку частиц шлама молекул ПАВ и ионным обменом между щелочным катионом электролита и катионом, находящимся в диффузионном слое твердой фазы сырьевой дисперсии. Для оценки эффективности модифицирования сырьевых шламов комплексными химическими добавками за разжижающим действием и влагосодержанием введено соответственно коэффициенты текучести и водоредуцирования. Введение комплексных добавок в состав исследуемых суспензий позволяет обеспечить их агрегативную устойчивость за счет реализации термодинамического и кинетического факторов.

Показана возможность замены природного газа на уголь и использованные автомобильные шины в качестве технологического топлива при обжиге портландцементного клинкера. Установлены особенности процессов клинкерообразования при использовании альтернативных видов топлива. Зола от сжигания изношенных шин, характеризующаяся повышенным содержанием ZnO и SO₃ (соответственно 42,0 и 26,0 масс.%), и зола от сжигания угля с повышенным содержанием SiO₂ и Al₂O₃ (соответственно 58,6 и 23,6 масс.%), присаживаясь на обжигаемый материал, вызывает несущественные изменения химического и минералогического состава клинкера. Клинкер, обожженный с использованием угля и автомобильных шин, становится менее однородным и более пористым. Повышение пористости обеспечивает улучшенную размолоспособность клинкера. Активность клинкера после ТВО, полученного из модифицированного шлама при использовании альтернативного топлива, составляет 35-38 МПа, что соответствует первой группе эффективности после пропаривания.

Разработаны и предложены составы тонкомолотых смешанных цементов ШПЦ ІІІ/А-ПЛ, ПЦЦ ІV/А-ПЛ, модифицированных комплексными добавками пластифицирующе-ускоряющего действия, которые обеспечивают повышенную пластичность цементно-песчаного раствора (РК=160-210 мм) и существенный технологический эффект; а с учетом водоредуцирующего действия (20-30%) получаются композиции с повышенной ранней и марочной прочностью (технический эффект). Физико-химическое модифицирование тонкомолотых шлаковых цементов комплексными щелочесодержащими добавками позволяет интенсифицировать процессы гидратации за счет сульфатно-щелочной активации шлакового стекла и образования на ранних стадиях гидратации повышенного количества AFt-фаз, а в неклинкерной части вяжущего дополнительного количества СSH-фаз, гидрогеленита и смешанных щелочно-щелочноземельных гидроалюмосиликатов, которые являются основной причиной роста прочности цементного камня на основе ШПЦ III/A-ПЛ.

Низкоэнергоемкий модифицированный шлакопортландцемент ШПЦ III/А-ПЛ характеризуется улучшенными строительно-техническими свойствами, в частности, прочность раствора на основе такого цемента превышает прочность раствора на основе ШПЦ III/А на 10-25%, а коэффициент коррозионной стойкости (КС₆) составляет 0,94, что позволяет отнести его к классу сульфатостойких (ССШПЦ 400-Д60-ПЛ ДСТУ Б В.2.7-85-99). Бетонные смеси на основе низкоэнергоемких смешанных цементов, модифицированных комплексными добавками на основе суперпластификаторов и щелочесодержащих ускорителей, на 30-40% дольше сохраняют запроектированную марку за удобоукладываемостью. Бетоны на модифицированных смешанных цементах характеризуются высокой прочностью в последующие сроки твердения, химической стойкостью к воздействию агрессивных сред, высокой термостойкостью, постоянством изменения объема, стойкостью к истиранию и сульфатной агрессии.

Разработаны эффективные технологические методы для ресурсо- и энергосберегающих технологий производства модифицированных смешанных цементов, характеризующихся заданными строительно-техническими свойствами. Разработаны комплексные модификаторы для глубокого обезвоживания сырьевых шламов ОАО "Николаевцемент" и ОАО "Ивано-Франковскцемент", что позволяет снизить влажность шлама на 7-9% и энергоемкость портландцементного клинкера на 4-8%. Показана возможность частичной и полной замены основного технологического топлива для обжига портландцементного клинкера, природного газа - альтернативными видами топлива - каменным углем и изношенными автомобильными шинами.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований предложены технологические схемы производства низкоэнергоемких цементов, которые реализованы на ОАО "Ивано-Франковскцемент" и ОАО "Николаевцемент" и на их базе произведен выпуск портландцементного клинкера на основе модифицированных шламов с использованием альтернативного топлива, а также низкоэнергоемких смешанных цементов, модифицированных полифункциональными добавками.

Ключевые слова: сырьевой шлам, комплексные модификаторы, альтернативное топливо, использованные автомобильные шины, портландцементный клинкер, низкоэнергоємкие смешанные цементы.

Novytsky Yu.L. Low-energy cements, modified by the complex multifunctional admixtures. - Manuscript. Thesis for candidate degree of engineering science in speciality 05.17.11 - The Technology of refractory nonmetallic materials. Lviv polytehnic National University , Lviv, 2010.

The thesis is devoted to solve actual problems in the cement industry, related with decline energy intensity of cement production, which is achieved on the relevant technological stages due to deep dehydration by complex thinner of raw slurry, the replacement of natural gas to alternative fuels when burning Portland cement clinker, development of mixed cements with low content of clinker component modified with admixtures of plastiсizing and accelerating action. The influence of new generation plasticizers on the properties of slurry is set; the properties of Portland cement clinker, burned on gas and alternative fuel, are investigated; optimization of low-energy modified blended cements is made and patterns of hydration processes are established; construction engineering properties of modified mixed cements and concretes based on them are studied; practical approbation of the developed cements is made; reasonably rational fields of use are motivated and technical, economical and environmental efficiency of their production is determined.

Key words: raw slurry, complex modifiers, alternative fuel, used tyres, Portland cement clinker, low-energy blended cements.

Размещено на Allbest.ru