CC BY
61
ГРНТИ 67.15.39
Арынгазин Капар Шакимович
к.т.н.. профессор, кафедра «Профессиональное обучение и безопасность жизнедеятельности».
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова.
г. Павлодар. 140008. Респу блика Казахстан.
e-mail: [email protected].
Станевич Виктор Тадеушевич
к.т.н.. профессор, кафедра «Архитекту ра и дизайн».
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова.
г. Павлодар. 140008. Респу блика Казахстан.
e-mail: [email protected].
Тлеулесов Аскар Каримжанович
магистр, ст. преподаватель.
кафедра «Профессиональное обучение и безопасность жизнедеятельности».
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова,
г. Павлодар. 140008. Республика Казахстан.
e-mail: [email protected].
Куандыков Алмаз Болатович
магистр, преподаватель, кафедра «Металлу ргия».
Павлодарский государственный у ниверситет имени С. Торайгырова,
г. Павлодар. 140008. Респу блика Казахстан.
e-mail: [email protected].
Шапихова Нургуль Ерденовна
магистрант, кафедра «Металлургия».
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар. 140008. Республика Казахстан, e-mail: [email protected].
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ
В статье описаны исследования но использованию сталеплавильных шлаков при производстве бетонных изделий.
До сих пор не используемым в Казахстане в промышленном масштабе является вторичный сталеплавильный шлак электросталеплавильного производства, в частности предприятий ПФ ТОО «Кастинг» и ПФ ТОО «KSP Steel», учитывая, что экологичность производства является одним и з приорипетовразвития черной металлургии в Казахстане данный вид отходов становится перспективным материалом для его использования в строительной отрасли.
Экспериментально оп/оеделен состав бетонной смеси, обеспечивающий оптимальное соотношение прочности бетона и материальных затрат на его производство.
Ключевые слова: строительные материалы, отходы, шлак, сталь, .металлургия.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в Республике Казахстан в отвалах по разным независимым оценкам накоплено более 400 млн. тонн золошлаковых отходов ТЭС и отходов металлургии, которые продолжают накапливаться ежегодно.
Реализация широкомасштабных Государственных программ по повышению доступности жилья, ипотечного кредитования обеспечивает стабильный рост спроса на строительные изделий и как следствие сырья для их изготовления [1-3].
Перспективным сырьем для производства строительных изделий являются золошлаковые отходы ТЭС и металлургии [4-12].
До сих пор не используемым в Казахстане в промышленном масштабе является вторичный сталеплавильный шлак электросталеплавильного производства, в частности предприятий ПФ ТОО «Кастинг» и ПФ ТОО «KSP Steel», учитывая, что экологичность производства является одним из приоритетов развития черной металлургии в Казахстане данный вид отходов становится перспективным материалом для его использования в строительной отрасли [3].
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Удаление и утилизация сталеплавильных шлаков-сложная, многостадийная и дорогостоящая технологическая операция. Кратность сталеплавильного шлака составляет в среднем от 150 до 200 кг/т стали, при существующих объемах производства стали в РК образуется в среднем по 0,9 млн.т./год шлаков текущего сталеплавильного производства. Объем электросталеплавильных шлаков составляет около 30-50 тыс. т./год [13-15].
Низкая степень утилизации сталеплавильных шлаков обусловлена спецификой и разнообразием свойств, отличающих их от природных материалов и шлаков других производств (доменного, ферросплавного, фосфорного). Сталеплавильные шлаки имеют короткий интервал температур нарастания вязкости, что затрудняет их переработку в жидком состоянии, содержат включения металла опасные при дроблении, имеют высокую абразивность, интенсивно изнашивают оборудование, распадаются с образованием пылевидных частиц и схватываются в прочные монолиты. В процессе хранения изменяют свойства [16].
В работе были использованы вторичные сталеплавильные шлаки, получаемые при внепечной обработке, стали в агрегате ковш-печь в условиях Павлодарских электросталеплавильных цехов (таблица 1).
Таблица 1 - Средний химический состав электросталеплавильного шлака, %
SiO, AljOj CaO MgO MnO S OCH I
0.9 - 6.4 25.1 -28.1 0,3 - 0.9 45.5-63.1 7.4-13.8 1.6-4.7 0.3 - 0.8 1.7-2.5 91.6-99.2
Предварительно свежий саморассыпающийся электросталеплавильный шлак вылеживался на открытом воздухе при комнатной температуре в течении 30 суток до полного перевода двух кальциевого силиката (2СаО -БЮ,) из Р-модификации в у-модификацию.
Сталеплавильный шлак частично заменяет песчано-гравийную смесь и снижает расход цемента в бетоне при производстве строительных изделий, что
позволяет снизить себестоимость до 20-40 % при соблюдении всех требований по прочности изделий.
Для изготовления образцов бетона в качестве сырья использовались следующие материалы:
- песок для строительных работ по ГОСТ 8736 (с модулем крупности 2);
- портландцемент и шлакопортландцемент по ГОСТ 10178 (цемент марки М 400);
- саморассыпающийся электросталеплавильный шлак ПФ ТОО «Кастинг» (фракции 0-5 мм);
- суперпластификатор для бетона «Химпэк С 3»(в количестве I % от массы цемента);
- вода ГОСТ 23732 - «Вода для бетонов и растворов».
В лабораторных условиях водоцементное соотношение принималось равным 0,5. В лабораторных условиях получено два вида образцов: стандартные кубические образцы 100х 100х 100 мм для прочностных испытаний и образцы тротуарной плитки для изучения визуального качества готовой продукции и свойств формуемости смеси.
Образцы были получены на основе смеси «цемент-песок-шлак» с вариацией соотношения компонентов, целью создания этих образцов являлось изучение возможности замены песка в «классической» бетонной смеси шлаком.
Определение прочности образца. Испытание на прочность определили с помощью пресса П -10 в возрасте бетона 14 суток.
Рисунок 1 - Определение прочности образцов Результаты лабораторных исследований приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты определения прочности образцов
№ Соотношение компонентов по массе. % Прочность обра щов после выдержки в 14 суток, кг/см2
Цемент Песок Шлак 0-5
1 20 20 60 211
2 15 35 50 154
3 15 40 45 145
4 25 50 25 230
5 20 40 40 185
ВЫВОДЫ
Таким образом, в результате лабораторных исследований показан возможность использования вторичных сталеплавильных шлаков для изготовления бетонных изделий. Оптимальным количеством шлака вводимого в смесь, обеспечивающим наибольшую прочность, является 25 % при существующей технологии производства.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Послание Президента Республики Казахстан Н. Назарбаева народу Казахстана. 10 января 2018 г. «Новые возможности развития в условиях четвертой промышленной революции».
2 Послание Президента Республики Казахстан Н. Назарбаева народу Казахстана. 31 января 2017 г. «Третья модернизация Казахстана : глобальная конкурентоспособность».
3 Указ Президента Республики Казахстан от «01» августа 2014 года № 874 «Об утверждении Государственной программы индустриально-инновационного развития Республики Казахстан на 2015-2019 годы и о внесении дополнения в Указ Президента Республики Казахстан от 19 марта 2010 года № 957 «Об утверждении перечня государственных программ».
4 Голубничий А. В. Вяжущие вещества и бетоны на шлаках Побужского завода ферроникеля : научное издание / A.B. Голубничий // Цветная металлургия. - 1994.-№ 7.-С. 32-36.
5 Голубничий А. В. Строительные материалы из шлаков свинцового производства : научное издание / А. В. Голубничий // Цветная металлургия. -1994,-№7.-С. 30-32.
6 Сотченко Р. К. Комплексная переработка золошлаковых отходов тепловых электростанций : научное издание / Р. К. Сотченко, Ю. А. Лайнер, В. А. Резниченко // Цветная металлургия. - 1995. - № 7. - С. 51-52.
7 Буркни С. П. Переработка железоглиноземистых техногенных отходов : научное издание // Сталь. - 1996. - № 6. - С. 77-80.
8 Пугин К. Г. Исследование возможности переработки металлургических шлаков в Пермском крае путем производства тротуарной плитки : научное издание / К. Г. Пугин,Г. Н. Волков, А. В. Мальцев//Фундам. исслед.-2013.-№ I.-С.419-421.
9 Rincón Jesus. Vitreous and ceramic processing for the recycling of industrial wastes : научное издание // Key Eng. Mater. -2016. - Vol. 663. - P 11-22.
10 Арынгазин, К. LU., Ларичкин, В. В., Алдунгарова, А. К., Свидерский, А. К., Быков, П. О., Богомолов, А. В., Тлеулесов, А. К., Маусымбаева, Д. К. Инновационное использование твердых техногенных отходов предприятий теплоэнергетики и металлургии Павлодарской области в производстве строительных материалов // Наука и техника Казахстана, 2016. -№ 3^1. - С. 34-39.
11 Быков П. О., Б1ксан Ж. М., Касымова Б. А., ¥зак М. Проектирование и производство оборудования для переработки металлургических отходов // Наука и техника Казахстана, 2016 - № 3 - 4. - С. 40-47.
12 Касенов А. Ж., Тлеулесов А. К., Ахметбек А. Н. Производство бетона из отходов АО «Алюминий Казахстана» // Наука и техника Казахстана - 2018. - № 1 - С. 61-75.
13 Шаповалов Н. А., Загароднюк JI. X. Рациональные пути использования сталеплавильных шлаков // Фундаментальные исследования. -2013. -№ 1. -С. 439-443.
14 Панковец А. И., Мироевский С. В. Утилизация электросталеплавильных шлаков // Литье и металлургия. - 2013. - № 1. - С. 26-27.
15 Дильдин А. Н., Чуманов В. И., Бендера Т. А. Утилизация шлаков сталеплавильного производства // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». -2007.-№ 13.-С. 15-16.
16 Рубанов Ю. К. Первичная переработка и использование саморассыпающихся электросталеплавильных шлаков в технологиях силикатных материалов : дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Белгород, 2003.
Материал поступил в редакцию 05.12.18.
Арынгашн К^апар Шокшулы
T.F.K., профессор, «KecinTiK окыту жэне т1ршшк Kayinci3Äiri» кафедрасы, С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекегпк университету Павлодар к., 140008, Казакстан Республикасы, e-mail: [email protected]. Спшпевич Виктор Тадеушевич T.F.K., профессор, «Сэулет жене дизайн» кафедрасы, С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекегпк университету Павлодар к., 140008, Казакстан Республикасы, e-mail: [email protected]. Tùieyjtecoe Аскар Квргмжанулы
магистр, ага окытушы, «KecinTiK окыту жене OMip TipLumiriHiH Kayinci3Äiri» кафедрасы, С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекегпк университет!, Павлодар к., 140008, Казакстан Республикасы, e-mail: [email protected]. Куапдыков Алмаз Болатулы магистр, окытушы, «Металлургия» кафедрасы, С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекетпк университету Павлодар к-, 140008, Казакстан Республикасы, e-mail: [email protected].
Шапихова Нургул Ерденцыш
магистрант, «Металлургия» кафедрасы,
С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекегпк университет!,
Павлодар к-, 140008, Казакстан Республикасы,
e-mail: [email protected].
Материал баспага 05.12.18 тустк
Болат балкытатын шлактар негМнде бетон буйымдарын онд1ру процестерш черттеу
Мацалада бетон буйымдарын ondipy кезшде болат балкытатын крждарды пайдалану бойынша зерттеулер еипатталган.
Осы уацыткр дешн К,азацстанда внеркэспптк ащымда пайдаланылмайтын электр болат балкытатын OHdipicmiy, атап айт^анда «Кастинг» Ж LI 1С ПФ жене «KSP Steel» ЖШС ПФ кэсторындарыныц цаиталама болат балкытатын шлак болып табылады, ondipicmin экологиялыгы К,акщстандагы тотенше металлургияны дамыту басымдьифпарыныц 6ipi болып табылатынын ескере отырып, цалдык,та[м)ыц осы rnypi оны курылыс саласында пайдалану ушт перспективалы материал болып табылады.
Бетон бср1ктич мен оныц ondipichte арналган материалдыц шыгындардыц оцтайлы арацатынасын щмтамасыз ететт бетон крспасыньщ цу рамы эксперименталды турде аньпупалды.
Kümmi свздер: курылыс материалдары, fjалдьщтар, крж, болат, металлургия.
Aryngazin Кара г Shakimovich
Candidate of Engineering Sciences, professor, Department of «Vocational Training and Life Safety», S. Toraighyrov Pavlodar state University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan, e-mail: [email protected]. Stanevich Viktor Tadeushevich Candidate of Engineering Sciences, professor. Department of «Architecture and Design», S. Toraighyrov Pavlodar state University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan, e-mail: [email protected]. Tleulesov Askar Karimzhanovich
Master, senior lecturer. Department of «Vocational Training and Life Safety»,
S. Toraighyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
e-mail: [email protected].
Kuandykov Alntaz Bolatovich
Master, lecturer, Department of «Metallurgy»,
S. Toraighyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
e-mail: [email protected].
Chapikhova Nurgiil Erdenovna
undergraduate student, Department of «Metallurgy», S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan, e-mail: shapikhova(a;inbox.ru. Material received on 05.12.18.
Research of production processes of concrete products on the steelmaking slags basis
The article describes the research on the use of steel slag in the production of concrete products.
Still not used in Kazakhstan on an industrial scale is a secondary steel slag of electric steel production, in particular enterprises PB LLP «Casting» and PB LLP «KSP Steel», given that the environmental friendliness of production is one of the priorities of the development of ferrous metallurgy in Kazakhstan, this type of waste becomes a promising materia! for its use in the construction industry.
The composition of concrete mix providing an optimal ratio of concrete strength and material costs for its production is experimentally determined.
Keywords: building materials, waste, slag, steel, metallurgy.
