Министерство образования и науки Российской Федерации ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ по теме: СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ТЕХНОГЕННЫХ СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЬЕВЫХ ПРОДУКТОВ Вологда 2011 г.

складирование, хранение гранулированного шлака, подача его в смеситель подача нефтесодержащего шлама в смеситель дозирование материалов смешивание в смесителе принудительного действия хранение готового продукта

1 - граншлак; 2 - смесь: 5НШ+95ГШ; 3- смесь: 10НШ+90ГШ; 4 - смесь: 15НШ+85ГШ; 5 - смесь: 25НШ+75ГШ;

1 - склад гранулированного шлака; 2 - ленточный транспортер; 3 - расходный бункер; 4 - весовой дозатор АВДИ 1800; 5 - шламонакопитель; 6 - насосная станция; 7 - нулевая емкость шлама; 8 - насос-дозатор; 9 - смеситель принудительного действия СБ-94; 10 - автосамосвал.

Шлифовальный шлам Гальванический шлам Смесь НШ+ГДШПесокБитумМинеральный порошок Бункер- дозатор ДС-4/3 Бункера- дозаторы ДС-4/3 Нулевая емкость Емкость для хранения Сушильный барабан ТТ-5 Ковшовый элеватор для горячего заполнителя Сито для горячего заполнителя Ситовый бункер Весы2-х вальный смеситель принудительного действия Насос- дозатор битума Бадья Нагрузочный силос V =4 V=80 т

N п/п Доли минерального порошка (МП) и шлифовального шлама (ШШ) в составе асфальтобетона при содержании песка- 77,5 %, битума- 7,5 % Водонасыщение % Набухание % Прочность при сжатии, МПа. Коэффициент водостойкости Соответствие ГОСТ О С50 О С 1МП - 15 %, ШШ - 0 %1,240,205,001,750,92Да 2МП - 10,5 %, ШШ - 4,5 %1,830,364,951,350,95Да 3МП - 9,0 %, ШШ - 6,0 %3,770,304,201,300,85Да 4МП - 7,5 %, ШШ - 7,5 %4,330,143,701,301,05Нет 5МП - 0 %, ШШ - 15 %6,360,603,201,150,72Нет

N п/п Доли минер. порошка (МП) и гальван. шлама (ГШ) в составе асфальтобетона при содержании песка- 77,5 %, битума- 7,5 % Водонасыщение % Набухание % Прочность при сжатии, Мпа. Коэффициент водостойкости Соответствие ГОСТ О С50 О С 1МП - 15 %, ГШ - 0 %1,240,205,001,350,92Да 2МП - 12 %, ГШ - 3 %2,000,213,201,250,98Да 3МП - 10 %, ГШ - 3 %2,400,233,001,200,93Да

Показатели асфальтобетонной смеси Контрольный образец: Экспериментальные смеси 5% НШ+ 25% ГДШ 7% НШ+ 25% ГДШ 10% НШ+ 25% ГДШ 15% НШ+ 25% ГДШ 13,6% битума(Б) 35% минерального порошка (МП) 65% (ГДШ) 8,7% (Б) 35% (МП) 6,5% (Б) 35% (МП) 6,5% (Б) 35% (МП) 6,5% (Б) 35% (МП) Водонасыщение в % по объему 5,512,515,017,517,6 Набухание в % по объему -0,5 -- Предел прочности при сжатии, МПа при температуре 20 О С 7,12,752,852,22,8 при температуре 50 О C3,50,71,21,151,1 при длительном водонасыщении Rb 124,154,354,133,88 Коэффициент водостойкости 1,691,511,531,881,72

N п/п Концентрация шлифовального шлама в % от массы асфальтобетона Соответствие требованиям ГОСТ ,0Да 26,6Да 38,0Нет 49,0Нет

N п/п Доза шлама в % от доли минерального порошка асфальтобетона Наименование ингредиента Концентрация в вытяжке, мг/л щелочнойнейтральнойкислой 10 (контрольная проба) Fe общ Cr общ 0,18 0,004 0,06 0,025 0,1 0,01 25 % Fe общ Cr общ 0,7 0,007 0,11 0,004 0,005 0, % Fe общ Cr общ 0,33 0,007 0,1 0,04 0,01 0, % Fe общ Cr общ 0,08 0,011 0,07 0, , % Fe общ Cr общ 0,08 0,004 0,12 0,006 0, % Fe общ Cr общ 0,07 0,005 0,28 0,007 0,18 0, % Fe общ Cr общ 0,06 0,005 0,08 0 0,02 0,012

N ппРаствор для вытяжки Показатели качества вытяжки после 15-дневной экспозиции Cr 6+, мкг/лMn, мкг/лХПК, мг/лрН 1Уксусная кислота (контроль) ,47 2Дистиллированная вода (контроль) Уксусная кислота 5% шлама ,5 4Дистиллированная вода 5% шлама01509,15 5Уксусная кислота 7% шлама ,6 6Дистиллированная вода 7% шлама Уксусная кислота 10% шлама ,6 8 Дистиллированная вода 10% шлама 00,8849,4 9Уксусная кислота 15% шлама00, ,2 10 Дистиллированная вода 15% шлама нет анализа, сильно окрашен. -689,3

1. Шлифовальный шлам может быть использован в качестве 5%-6%-ных добавок от массы минерального заполнителя в асфальтобетоне. 2. Показатели асфальтобетона с 3%-ной добавкой гальванического шлама соответствовали требованиям ГОСТ Нефтесодержащий шлам может быть использован в качестве части заполнителя при производстве пористых и высокопористных асфальтобетонных смесей. 4. Применение смеси граншлака с нефтесодержащим шламом дает экономический эффект 30 тыс.руб. за 1 м 3 асфальтобетона.

5. Использование нефтесодержащего шлама в асфальтобетоне улучшает адгезию, а также обеспечивает снижение расхода остродефицитного битума, что увеличивает экономический эффект. 6. Асфальтобетон, приготовленный с добавкой смеси граншлака и нефтесодержащего шлама из шламонакопителя подшипникового завода в количестве 30% соответствует требованиям ГОСТ На основе проведенных исследований нефтесодержащий шлам из шламонакопителя и шлифовальный шлам подшипникового завода разрешен санитарной службой для использования в качестве добавки к асфальтобетонной смеси.

Показатели Норма по ГОСТ Возраст шлама, лет более 3более 1 текущего выхода Массовая доля сульфата железа (II), мас.% 52 – 4729,1832,2154,68 Массовая доля оксида железа (II), мас.% не нормируется 27,2331,6733,40 Массовая доля оксида железа (III), мас.% не нормируется 27,3417,368,36 Массовая доля железа общего, мас.% не нормируется 40,2836,7531,80 Массовая доля свободной серной кислоты, мас.% 0,2-1,00,320,380,61 Нерастворимый остаток, мас.%, не более 0,1 – 1,01,871,100,83 Химический состав шлама железного купороса

Марс коричневый +NH 4 OH+ Na 2 CO 3 + +MnSO 4 6H 2 O T= o C Железная лазурь +K 4 [Fe(CN) 6 ]+ H 2 SO 4 +KClO 3 T=70-80 o C Желтый марс +KClO 3 +Na 2 CO 3 Т=56 0 С барботаж воздухом Бордовый пигмент «Капут- мортум» +NaCl T= o C Черный пигмент + Na 2 CO 3 T= С барботаж воздухом +CaCO 3 (мел) Т= о С Пигмент «Венецианская красная» Красный пигмент Т= о С Получение пигментов из техногенного шлама железного купороса Методами прокаливания Методами химического осаждения

Показатели Норма по ГОСТ Значение показателя для образцов пигментов, изготовленных из техногенного шлама реактива исходных реагентов для образцов пигмента капут-мортум Укрывистость, г/м 2 не более 84,11 – 12,234,48 – 11,16 Содержание водорастворимых, мас.% не более 70,74 – 1,911,12 – 1,66 Насыпной объем, дм 3 /кг0,714-1,0000,720 – 0,8060,715 – 0,882 Объем после ручного встряхивания, дм 3 /кг отсутствует0,577 – 0,7830,570 – 0,801 для образцов пигмента венецианская красная Укрывистость, г/м 2 не более 85,62 – 19,184,21 – 17,22 Насыпной объем, дм 3 /кг1,000-1,4291,012 – 1,3280,986 – 1,329 Объем после ручного встряхивания, дм 3 /кг отсутствует0,903 – 1,2160,817 – 1,281

Расчетный компонентный состав сырьевой шихты Компонент шихты Состав сырьевой шихты, мас.% Номер состава Отсев известняка 75,9366,4065,0065,6063,0063,7065,3067,7066,4064,80 Отходы флотационного обогащения углей 5,5625,8029,3028,9036,0032,2028,9021,8025,3030,90 Шлам газоочисток котельных: ТЭЦПВС-1 18,51 ТЭЦ–ЭВС–27,805,705,501,004,105,8010,508,304,30 Химический состав и модульная характеристика продуктов обжига Номе р соста в а Массовая доля, мас. %Модульная характеристика CaO общ CaO св SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgOSO 3 КН п КН ф np 164,672,5422,106,105,012,030,090,850,811,91,2 264,852,5022,495,454,681,920,610,860,822,11,2 364,330,9022,566,004,581,900,630,850,822,01,3 465,064,1921,846,024,531,910,640,880,811,91,3 566,387,6619,087,424,271,900,950,980,841,41,7 664,640,8721,616,524,531,960,740,860,851,81,4 764,481,5722,475,984,571,900,600,840,811,91,3 864,350,6223,594,784,901,930,450,830,822,41,0 964,500,8722,895,334,821,930,530,840,832,21,1 1064,452,0622,226,224,441,920,750,850,811,91,4

Минералогический состав цементного клинкера Номер состава Массовая доля, мас. % С3SС3SC2SC2SC3AC3AC 4 AF заданноерасчетноезаданноерасчетноезаданноерасчетноезаданноерасчетное 149,0048,7628,0027,8610,008,0612,0015,53 249,0049,9328,0028,8910,006,6212,0014,74 346,0045,9932,0031,415,008,4817,0014,32 455,0052,4924,0025,2110,008,3711,0014,08 550,0047,7725,0026,9910,0012,5415,0012,92 645,0040,6935,0035,449,0010,0116,0014,04 748,0049,4429,0028,1510,008,3313,0014,20 850,0049,9229,0030,329,004,5012,0015,41 949,0047,8430,0031,155,006,2516,0014, ,0049,8925,0026,6811,007,5612,0013,80 Физико-механические характеристики полученных цементов Показатели Номер композиции 67 Номер составов Массовая доля компонентов, мас.% Нормальная густота цементного теста,% 25,0 Плотность,г/см 3 3,2 Сроки схватывания, ч-мин: начало конец 1¬101¬051¬450¬501¬051¬401¬201¬451¬351¬05 7¬457¬508¬207¬006¬507¬557¬508¬008¬057¬55 Прочность в возрасте 28 сут, МПа: на сжатие на изгиб 30,0 4,1 28,0 4,2 34,0 4,8 ¬¬¬¬ ¬¬¬¬ 34,0 5,1 33,0 4,4 33,0 4,8 32,0 4,8 32,0 4,6

Показатели Состав композиции, мас.% и результаты испытаний по примеру 1234 Конвертерный шлам55,5654,0552,6348,78 Отработанный раствор электролита36,1135,1442,1146,34 Гранулированный доменный шлак8,3310,815,264,88 Сроки нейтрализации, ч-мин Сроки схватывания : начало, ч-мин конец, ч-мин Равномерность изменения объемаВыдержана Прочность через 28 сут на сжатие, МПа 4,010,58,03,0 Состав водной вытяжки, мг/дм 3 Pb 2+ Zn 2+ отсутствует

Показатели Составы бетонной смеси, мас. %, и результаты испытаний для стеновых блоковдля дорожных изделий Номер состава 12*3*4* Портландцемент М 40016,9 20,3 24,3 19,2 Тонкомолотая добавка15,8 18, Шлакопемзовый песок67, , Гранулированный доменный шлак , Гранитный щебень ,3 32,7 Кварцевый песок ,1 Пигмент (на сухую массу вяжущего): капут-мортум венецианская красная ,0 6,0 9, ,0 - 6,0 - 9, ,0 - 6,0 - 9, ,0 - 6,0 - 9,0 - Влажность, мас.%3,0 1,2/ 1,4 1,6/ 1,0 1,5/ 1,3 4,23,32,71, Плотность, кг/м / / / Предел прочности при сжатии образцов в возрасте 28 сут, МПа22,0 22,5/ 23,3 24,5/ 27,7 22,6/ 25,623,025,729,028,027,036,740,735,026,3 38,3 45,042,5 Водопоглощение, мас.% 14,0 13,9/ 13,8 13,3/ 12,8 13,6/ 13,618,616,616,317,04,53,53,63,0 2,32,72,6 Коэффициент теплопроводности образца в сухом состоянии, Вт/м 0 С 0,326- / - - / 0,394 - / -0, Морозостойкость, цикл / / / Класс прочностиВ15 В20 В26,5В30В25В20В26,5В35В30 Примечание - * В числителе приведены результаты испытаний бетона с добавкой пигмента капут-мортум, в знаменателе – венецианской красной Экспериментальные данные зависимости физико-механических свойств бетона оприроды и массовой доли пигмента в составе сырьевой шихты

Химический состав компонентов сырьевой шихты Определяемый показатель Единица измерения Наименование компоненты сырьевой шихты шлам производства порошковой проволоки глина Сокольского месторождения SiO2мас.%54,5979,04 Al2O3мас.%2,833,72 CaOмас.%18,803,52 MgOмас.%1,972,29 Fe2O3мас.%4,385,80 TiO 2 мас.%1,680,28 MnOмас.%1,79- п.п.пмас.%13,965,35 Плотностькг/м ,02289,1

Номер состава Компонентный состав шихты, мас.% Химический состав шихты, мас.% глинашламСаО SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O ,8886,694,104, ,8585,694,074, ,8284,704,044, ,7983,704,014, ,7682,703,984, ,7381,703,954, ,7080,703,924, ,6779,713,894, ,6478,713,864, ,6277,713,834, ,5976,713,794, ,5675,713,764, ,5374,723,735, ,5073,723,705, ,4772,723,675, ,4471,723,645, ,4170,723,615, ,3869,733,585, ,3568,733,555,37

Состав сырьевой шихты, мас.% Предел прочности при сжатии образцов R, кгс/см 2, в возрасте 28 суток Марка керамического кирпича Водопоглощение, мас. % Средняя плотность, ρ о, кг/м 3 Усадка огневая, % Теплопроводность λ, Вт/мК Термическое сопротивление R, м 2 К/Вт глина шлам 90,010,038,31М 25 20,843612,422,85 0,2340,085 77,522,549,01М 50 15,683623,927,46 0,2540,082 65,035,0122,6М ,513019,524,96 0,2410,085 52,547,586,94М 75 14,732708,620,17 0,3070,067 40,060,068,01М 50 28,973971,217,92 0,2850,070

ВНЕШНИЙ ВИД ОБРАЗЦОВ КЕРАМИЧЕСКОГО ЧЕРЕПКА ПРИ ОБЖИГЕ В ТЕМПЕРАТУРНОМ РЕЖИМЕ о С на основе глины Шухободьского месторождения на основе глины Ирдоматского месторождения

Заключение Экспериментальными исследованиями установлена практическая целесообразность получения железооксидных пигментов из техногенного шлама железного купороса прокатного производства Доказано, что при комплексном использовании отходов различных производств могут быть получены продукты целевого назначения без применения природных сырьевых ресурсов Получен цементный клинкер из отходов минерального состава без применения природных сырьевых ресурсов отвечающий по химическому и минералогическому составу требованиям ГОСТ Экспериментальными исследованиями определено, что шлам производства порошковой проволоки, может быть использован для получения строительной керамики Экспериментально обоснован способ утилизации отработанного раствора электролита аккумуляторных батарей, обеспечивающий эффективную защиту природной среды

Спасибо за внимание!