CC BY
0
УДК БББ.724
Б01: 10.15587/2312-8372.2015.53172
ТЕХН0Д0Г1ЧН1 СПОСОБИ РЕГУЛЮВАННЯ ПОРИСТО! СТРУКТУРИ I ВЛАСТИВОСТЕй КОНСТРУКЦ1йНО-ТЕПЛО13ОЛЯЦ1йНИХ КЕРАМ1ЧНИХ МАТЕР1АЛ1В
Дослгджена залежнгсть фгзико-механгчних г теплофгзичних властивостей пористих керамгч-них будгвельних матергалгв вгд гх макроструктури. Визначенг типи структур, види г дисперс-нгсть поризуючих добавок, що забезпечують необхгднг експлуатацшнг властивостг матергалгв. Встановленг технологгчнг фактори, якг дозволяють спрямовано регулювати пористу структуру конструкцшно-теплогзоляцшних керамгчних матергалгв та гх властивостг.
Клпчов1 слова: конструкцшно-теплогзоляцшна керамгка, поризатори, структура, густина, мщнгсть, морозостшкгсть.
Щукша Л. П., Цовма В. В., Галушка Я. 0., М1хеснко Л. 0.
1. Вступ
Новими стандартами будiвництва, прийнятними в кра'нах бвропи, передбачаеться будiвництво споруд з наближеним до нуля використанням енергп, що в першу чергу стосуеться житлових будинюв шдустрiальноi серп. Дотримання таких вимог потребуе пошуку нових техшчних ршень для стшових конструкцш, в тому чи^ таких, як б базувалися на використанш теплоефек-тивних матерiалiв [1-3]. Аналiз технологш енергоефек-тивного домобудування в Украш показав, що в цьому напрямку типовим ршенням е створення багатошарових стiн з використанням нiздрюватого бетону в поеднанш з мiнеральним або синтетичним утеплювачем. Врахову-ючи певш суттевi недолiки цих утеплювачiв, бшьш до-цiльним варiантом спорудження теплоефективноi стiни могло б стати використання в нш пористо-пустотiлих керамiчних виробiв, що виключало б необхiднiсть додат-кового утеплення. Представлена на будiвельному ринку вiтчизняна продукцiя такого типу за рiвнем густини може бути вщнесена до категорii конструкцiйних матерiалiв, що при iх використаннi знижуватиме теплоефектившсть стiн. Виходячи з цього, набувае актуальност задача розроблення технологи конструкцiйно-теплоiзоляцiйноi керамiки, яка б забезпечувала ефективний тепловий захист стiновоi конструкцп при необхiдному рiвнi ii мщность
2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми
Представлет в лiтературi способи покращення фiзико-механiчних властивостей теплоефективноi керамiки ба-зуються на використанш рiзних поризуючих i змщню-ючих добавок. Наприклад, в роботах [4-7] представлет розробки з отримання матерiалiв зниженоi теплопро-вiдностi з використанням органовмшних добавок, якi зменшують теплопровiднiсть виробiв i сприяють ско-роченню енерговитрат на випал за рахунок екзотермiч-них реакцiй горшня. З метою пiдвищення механiчних властивостей матерiалiв авторами патенту [6] запро-
поновано використання алюмовмiсного техногенного компоненту (для збшьшення вмiсту А1203 в шихп) i перлiту, який утворюе розплав при випалi i змщнюе стiнки пор. Аналогiчний механiзм змщнення пористоi керамiки встановлено авторами роботи [7] при використанш крихти тноскла як пороутворюючого компонента. Ефект змщнення досягаеться за рахунок армування стшок пор кристалами новоутворень, зокрема мулггу.
Наведет дослщження, якi проводяться в напрямку отримання теплоефективноi будiвельноi керамiки i окрес-люють вектор розробок, вказують, що вони спрямоваш на визначення впливу конкретних добавок на властивост матерiалiв без системного аналiзу найважливiшого для поризованоi керамжи взаемозв'язку «тип структури — властивкть» [8]. В лiтературi бракуе шформацп стосовно технологiчних способiв регулювання пористоi структури матерiалiв для досягнення пiдвищеноi конструктивноi якостi виробiв. Недостатнiй розвиток питання щодо впливу поризаторiв на формування рiзних типiв пористих структур та 1х взаемозв'язок з властивостями матерiалiв обумовлюють необхiднiсть проведення до-слiджень в цьому напрямку.
3. Об'Ект, мета та задач1 дослщження
Об'ект дослгдження: конструкцiйно-теплоiзоляцiйна будiвельна керамiка, що 11 отримують методом газо-утворюючих добавок.
Мета дослгдження: встановлення взяемозв'язку властивостей керамiчних матерiалiв з типом використаних по-ризаторiв i утвореноi пористо' структури.
Для досягнення поставлено' мети виршувались наступи задачi:
— моделювання рiзних типiв пористих керамiчних структур з використанням неоргашчних, органiчних та органо-мшеральних поризаторiв;
— визначення структурних характеристик матерiалiв у взаемозв'язку з видом поризатора;
— дослiдження залежностi властивостей поризова-них керамiчних матерiалiв вщ 1х структурних особ-ливостей.
TECHN0L0GY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/4(26], 2015, © Щушна Л. П., Цовма В. В., Галушка Я. □., 51
MiXGEHKG Л. □.
4. Матер1али та методи дослщження пористо! структури I властивостей конструкцмно-тепло1золящйних керам1чних матер1ал1в
Для отримання пористих лабораторних зразкiв вико-ристовували метод введення газотвiрних та вигоряючих добавок [9]. Як глинистий компонент мас використано несткливий суглинок Гординського родовища (Львiв-ська область), що може бути використаний в технологи стшово1 керамiки. Для формування пористих керамiчних структур рiзних титв застосовували неорганiчнi, орга-нiчнi та органо-мшеральш поризатори з рiзною формою i структурою часток. Добавки були взятi в таких кiль-костях, щоб можна було досягти приблизно однакового рiвня вiдкритоi пористостi усiх зразкiв (40 %) для того, щоб виключити вплив цього фактору структури на вла-стивостi. Виключення становив золошлаковий матерiал, частки якого, за припущеннями авторiв статтi, мають власну структурну пориспсть, за рахунок чого будуть сповщати вiдповiдну пористiсть матерiалу. Характеристика поризуючих добавок наведена в табл. 1. В цш же таблиц наведенi данi про розмiр часток поризаторiв, який змiнювали спещально з метою подальшого ви-вчення впливу розмiру утворених пор на властивост керамiчних зразкiв. Заданий розмiр часток поризаторiв забезпечували iх розаюванням крiзь вiдповiднi сита.
Таблиця 1
Характеристика використаних поризуючих добавок
Вид добавки Втрати при прожарю-ваннi, % Кшьтсть добавки, мас. % Розмр часток добавки, мм
варiант 1 варiант 2
Мергель (М) 26,0 20 1-2 0,1-0,5
Доломи (Д) 39,0 20 1-2 0,1-0,5
Деревна тирса (Т) 97,0 6 1-2 0,1-0,5
Торф (То) 95,0 6 1-2 0,1-0,5
Вщходи флотацц ву-гiлля (В) 40,0 20 0,5-1 0,1-0,5
Золошлак (З) 6,2 20 0,5-1 0,1-0,5
Керамiчнi зразки (по три паралельних зразки) у ви-глядi кубiв i паралелепiпедiв заданого розмiру отри-мували методом пластичного формування у формах, пiсля висушування iх випалювали в муфельнш печi за температури 1000 °С з витримкою протягом 1 год. Для отриманих зразюв дослiджувались показники iх структури: усi види пористости розмiр переважаючих пор, об'емна доля твердоi фази i коефiцieнт ашзотропп структури для оцiнки ii однорщносп [10]. Чим ближче цей коефщент до одиницi, тим бiльш однорвдною е пориста структура. Закриту пориспсть визначали через експериментально отримаш значення дiйсноi густини зразкiв, об'емну долю твердоi фази — як вщношення середньоi густини до дшсно! Форму i тип утворених пор дослвджували методом оптичноi мiкроскопii при збшьшенш у 20 разiв на зрiзаних i внутрiшнiх пло-щинах зразкiв (рис. 1, площини А i Б), розмiри пор вимiрювали окуляр-мiкрометром.
Додатково структура зразкiв дослщжувалася за до-помогою лазерного скануючого 3D-мiкроскопу Кеуеп-
ce VK-9700K на внутршшх площинах Б (T04HicTb ви-мiрювань об'екпв становить 0,001 мкм).
рис. 1. Схема р□зрiзання зразтв для дослщження к макроструктури
Серед властивостей пористих керамiчних матерiалiв, як визначають '¿х належнiсть до групи теплоефективних, дослщжувалися середня густина i коефiцiент теплопро-вiдностi. Коефiцiент теплопроввдносп розраховувався за емпiричною формулою:
Хп = Хщ ■ (1 - Vп),
де Хп i Хщ — коефiцiент теплопровiдностi вiдповiдно пористого i щiльного матерiалу; Vп — об'емна доля пор.
Додатково були проаналiзованi межi мiцностi при стиску матерiалiв та '¿х морозостшюсть.
5. Результати дослщження структурних I ф1зико-мехашчних характеристик матер1ал1в
В результат проведення експерименту отриманi данi стосовно юльюсних показникiв структури зразкiв та '¿х властивостей, наведенi в табл. 2 i 3 (у шифрi зразкiв лiтера означае назву добавки, цифра — варiант розмiру и часток).
Таблиця 2
Показники пористо! структури керамiчних зразшв
Шифр зразка Вщкрита по- ристiсть, % Закрита по- риспсть, % □б'смна доля твердо! фази Коеф^ щснт ашзо-тропц Макси-мальний розмiр пор, мм Мш- мальний розмiр пор, мм
М1 30,5 10,4 0,59 0,81 1,4 0,1
М2 28,6 10,0 0,61 0,89 0,8 0,05
Д1 29,1 11,1 0,60 0,87 1,3 0,1
Д2 29,2 9,1 0,62 0,88 0,6 0,05
Т1 28,0 15,0 0,57 0,80 1,6 0,1
Т2 28,7 13,8 0,57 0,69 1,2 0,1
То1 24,9 16,0 0,59 0,82 1,3 0,1
То2 25,2 14,7 0,60 0,75 1,0 0,1
В1 23,1 13,8 0,63 1,00 0,8 0,1
В2 22,2 16,7 0,61 0,79 0,6 0,05
З1 30,7 10,6 0,59 0,77 1,3 0,1
32 33,9 10,2 0,56 0,95 0,7 0,1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/4(26], 2015
J
Таблиця 3
Властивосп кеpaмiчних зразтв
Шифр зразка Середня густина, кг/м3 Межа мщносп при стиску, МПа Морозо-стштсть, цикли Коефщснт те-плопровщносп, Вт/(м • К)
М1 1554 8,3 26 1,12
М2 1652 13,2 33 1,16
Д1 1642 9,6 31 1,14
Д2 1626 10,6 33 1,18
Т1 1463 6,5 31 1,08
Т2 1515 6,7 35 1,08
То1 1533 10,4 32 1,12
То2 1567 14,1 35 1,14
В1 1615 17,1 35 1,20
В2 1635 16,3 35 1,16
31 1479 6,4 26 1,12
32 1435 6,5 30 1,06
Дослiдження макроструктури пористих зразюв за допомогою оптичного мжроскопу показали, що yci вони мають будову, яка складаеться з керамiчноï матрицi, що е безперервною фазою, в якiй бiльш чи менш рiвно-мiрно розподiленi пори. Вид i форма пор залежить вщ виду використано' добавки. Так, для зразюв з неорга-шчними добавками характернi в основному канальш пори, iнодi змiнного перетину (так зваш «чиковЬ» пори). Оргашчш добавки утворюють пори прогнозовано1 форми, яка залежить вщ форми ïx часток. Для зразкiв з тирсою i торфом xарактернi пори витягнyтоï овально! форми (трyбчастi). В останшх зразках утворюються також глобyлярнi пори, скорш за все, за рахунок зггк-нення пiд час формування волокнистих часток добавки. В матерiалаx з вуглевщходами утворюються пори рiзноï форми i типу — сферичш, глобyлярнi замкнyтi та вщкрип пори. Для матерiалiв з використанням зо-лошлаку xарактернi в основному сферичш замкнут пори та поодиною канальнi.
Особливостi аналiзy пористоï структури керамiчниx зразкiв iз застосуванням лазерного скануючого 3D-мiкро-скопу наведенi на прикладi зразка iз золошлаковим поризатором на характернш дiлянцi його внутршньо! площини площею 0,35 мм2 (рис. 2).
розрiзанi пори). Профiлограма перерiзу дослiдноi площини на лши розташування пор (рис. 2, б) дозволила визначити 1х розмiр, який корелюе з даними оптично' мжроскопи. Так, глибина найбiльшоi зрiзаноi пори ста-новить 100 мкм, ширина — близько 150 мкм. Найбшьш згладжена за рельефом внутршня структура характерна для зразюв з дрiбним поризатором.
6. Обговорення результат1в дослщження пористо! структури I властивостей керам1чних матер1ал1в
При аналiзi впливу рiзних видiв пористостi на власти-восп зразкiв було використано кореляцiйний метод (без урахування розмiру часток поризаторiв). Встановлено, що iснуе вiд'емна корелящя мiж загальною пориспс-тю i такими характеристиками, як мiцнiсть, густина i теплопровiднiсть з коефiцiентом кореляци > 0,86, який характеризуе такий зв'язок як псний. Зв'язок мiж вiдкритою пористiстю, теплопроводнiстю i морозостш-кiстю характеризуеться середньою силою ^^ = -0,56), мiж вщкритою пористiстю i мiцнiстю — сильною силою ^ху = -0,79). В цшому виявленi зв'язки е законо-мiрними, але цiкавим виявився факт, що, на вщмшу вщ iнших видiв пористостi, зв'язок мiж мiцнiстю i закри-тою пориспстю характеризуеться як позитивний. Така корелящя свщчить про те, що з уах видiв пористост саме закрита позитивно впливае на мщтсть.
Стосовно взаемозв'язку властивостей зразюв мiж собою можна зауважити, що вш також е прогнозованим вщносно впливу густини на мщшсть i теплопровiднiсть з високою долею iмовiрностi iснування лшшного зв'яз-ку мiж означеними властивостями ^^ > 0,8). Певний вплив на властивост матерiалiв, зокрема 1х мiцнiсть i теплопровiднiсть, чинить фактор однорщносп струк-тури. Але його вплив виражений слабо, що вказуе на наявнiсть бiльш значимих факторiв в процесi формування структури i властивостей зразкiв.
У вiдношеннi впливу розмiру пор на властивост матерiалiв можна зазначити, що чим менше розмiр пор, тим бшьш високим виявляеться рiвень мщносп i морозо-стiйкостi при майже однаковому рiвнi теплопровiдностi. Розмiр пор також е фактором, що чинить вплив на ашзотрошю пористо' структури. Цей вплив неоднаковий для рiзних добавок: для неоргашчних добавок i золи бшьш однорщною е структура з дрiбними порами, для оргашчних i вуглевiдходiв — з бшьш крупними.
а б
Рис. 2. Фрагмент пористо структури KapaMiHHüra зразка складу 32: а — внутршня площина; б — пр□фiл□грама nEpapi3y
З рис. 2 видно достатньо рiвномiрнy змiнy рельефу внутршньо' площини зразка, в якому чергуються виступи iз западинами (останнi представляють собою
При аналiзi взаемозв'язку форми пор з властивостями зразюв однозначно виражено' тенденцп немае. Так, матерiали з органiчними поризаторами i трубчатими
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/4(26], 2015
технологии пищевой, легкой и химической промышленности
ISSN 222Б-37В0
порами мають як низький («6,6 МПа), так i високий piBeHb мiцностi («12,2 МПа). Те ж саме стосуеться ма-терiалiв з комбiнованими порами.
Наведет вище експериментальнi результати дозволя-ють заключити, що експлуатацiйнi властивостi пористих керамiчних матерiалiв визначаються саме особливостями ïx макроструктури. На межу мщносп при стиску структура пористого керамiчного матерiалу впливае наступ-ним чином. Структура з переважним вмштом вщкри-тих пор трубчастоï форми та крупних пор будь-якого типу характеризуеться меншою мехашчною мiцнiстю. Тенденщя до покращення мiцностi простежуеться при збшьшенш закритоï пористостi, а також утворенш ком-бiнованоï пористоï структури. Для середньоï густини i теплопроввдносп пористих матерiалiв виявлено, що суттевий вплив на них чинить лише загальна пориспсть, вплив уах шших параметрiв макроструктури виявився несуттевим. Морозостшюсть матерiалiв зменшуеться зi збiльшенням пористост та розмiру пор.
Наведенi в статт результати е окремим етапом ди-сертацiйниx дослiджень в напрямку створення тепло-ефективноï керамiки для енергозберкаючого будiвництва. Для узагальнення висновюв стосовно предмету досль джень необхщно '¿х поглибити в напрямку використання iншиx цегельно-черепичних глин та температур випалу.
7. Висновки
У результат проведених дослщжень:
1. За рахунок використання рiзниx поризуючих добавок змодельоваш пористi керамiчнi структури, яю вiдрiзняються типом i розмiром утворених пор. Вивчеш параметри структури поризованих керамiчниx матерiалiв та зв'язок структурних характеристик з '¿х властивос-тями.
2. Встановлено, що введення неоргашчних добавок дозволяе отримати переважно канальш пори, iнодi змiн-ного перетину. Використання тирси i торфу забезпечуе утворення пор витягнутоï овальноï форми (трубчастi), а також глобулярних пор з торфом. З вуглевщходами утворюються пори рiзноï форми i типу — сферичш, глобулярш замкнутi та вiдкритi пори. Добавки золошла-ку забезпечують сферичнi замкнут пори та поодинокi канальнi.
3. Для досягнення мiцноï помiрно пористоï структури керамiчниx матерiалiв при загальнш пористостi на рiвнi « 40 % найбшьш прийнятним типом структури слщ вважати комбшовану структуру з вiдкритими i закритими сферичними i глобулярними порами, яка забезпечуеться при використант вуглевiдxодiв. Досить мiцною комбшованою структурою з порами трубчастого i глобулярного типу характеризуются матерiали з торфом. Таю структури мають порiвняно бшьшу кiлькiсть закритих пор i кращий рiвень властивостей. Найменшим рiвнем закритоï пористостi характеризуються матерiали з неорганiчними поризаторами i золою, що негативно ввдбиваеться на '¿х властивостях, зокрема морозо-стшкость
Важливим фактором, який впливае на однорвдшсть пористоï структури i властивост матерiалiв, е дисперс-нiсть поризаторiв, вiд якоï залежить розмiр пор. Чим менше розмiр пор, тим бшьш високим виявляеться рь вень мщност i морозостiйкостi при майже однаковому рiвнi теплопровiдностi матерiалiв.
Литература
1. Захарченко, П. В. Аналiз ринку будiвельних матерiалiв Укра!-ни в 2012 рощ [Текст] / П. В. Захарченко, В. Б. Коваль,
B. О. Поколенко // Строительные материалы и изделия. — 2013. — № 2. — С. 76-77.
2. Захарченко, П. В. Сучасш композицшш бyдiвельно-оздоб-лювальш матерiали. Модифжоваш cyxi будiвельнi cyMrni та водно-диcперciйнi полiмернi склади [Текст]: шдручник / П. В. Захарченко, Е. М. Долгий, Ю. О. Галаган та ш. — К.: КНУБА, 2005. — 512 с.
3. Шилюк, П. С. Прогресивш конструктивы рiшення для шдви-щення енергозбереження в сучасному бyдiвництвi [Текст] / П. С. Шилюк, С. А. Тимошенко, В. I. Гоц та ш. // Строительные материалы и изделия. — 2013. — № 2. — С. 22-23.
4. Bories, C. Fired clay bricks using agricultural biomass wastes: Study and characterization [Text] / C. Bories, L. Aouba, E. Vedrenne, G. Vilarem // Construction and Building Materials. — 2015. — Vol. 91. — P. 158-163. doi:10.1016/j.conbuildmat.2015.05.006
5. Bories, C. Development of eco-friendly porous fired clay bricks using pore-forming agents: A review [Text] / C. Bories, M.-E. Borredon, E. Vedrenne, G. Vilarem // Journal of Environmental Management. — 2014. — Vol. 143. — P. 186-196. doi:10.1016/j.jenvman.2014.05.006
6. Способ изготовления пористых керамических стеновых изделий [Электронный ресурс]: Пат. 2425817 Российская Федерация, МПК C 04 B 38/08 / Габидуллин М. Г., Рахимов Р. З., Шангараев А. Я. и др.; заявитель и патентообладатель: Образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский государственный архитектурно-строительный университет». — № 2010107708/03; опубл. 27.06.2011, Бюл. № 18. — Режим доступа: \www/URL: http://www. freepatent.ru/patents/2425817
7. Besedin, P. V. Heat-Efficient Composite Wall Material [Text] / P. V. Besedin, I. A. Ivleva, V. I. Mos'pan // Glass and Ceramics. — 2005. — Vol. 62, № 3-4. — P. 87-88. doi:10.1007/ s10717-005-0041-1
8. Liu, P. S. Porous Materials. Processing and Applications [Text] / P. S. Liu, G. F. Chen. — Butterworth-Heinemann, 2014. — 576 р.
9. Гузман, И. Я. Некоторые принципы образования пористых керамических структур. Свойства и применение [Текст] / И. Я. Гузман // Стекло и керамика. — 2003. — № 9. —
C. 28-30. doi:10.1023/b:glac.0000008227.85944.64
10. Черепанов, Б. С. Анизотропия физико-механических свойств пенокерамических материалов [Текст] / Б. С. Черепанов, Д. И. Давидович, Т. М. Любина // Труды института «НИИстройкерамика»: Новая технология в керамическом производстве. — 1977. — Вып. 42. — С. 163-170.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Исследована зависимость физико-механических и тепло-физических свойств пористых керамических строительных материалов от их макроструктуры. Определены типы структур, виды и дисперсность поризующих добавок, которые обеспечивают необходимые эксплуатационные свойства материалов. Установлены технологические факторы, которые позволяют направленно регулировать пористую структуру конструкционно-теплоизоляционных керамических материалов и их свойства.
Ключевые слова: конструкционно-теплоизоляционная керамика, поризаторы, структура, плотность, прочность, морозостойкость.
Щукта Людмила naenieHa, кандидат технчних наук, профе-сор, кафедра технологи керамжи, eo^Memprnie, скла та емалей, Нащональний технчний утверситет «Хартвський полтехтч-ний тститут», Украта.
Цовма ВШалт ВШалтович, кандидат техтчних наук, мо-лодший науковий ствробтник, кафедра технологи керамжи, вoгнempивiв, скла та емалей, Нащональний техшчний утверситет «Хартвський полтех^чний тститут», Украта, e-mail: vitalii.cvv@gmail.com.
Галушка Ярослав Олегович, астрант, кафедра технологи керамжи, вoгнempивiв, скла та емалей, Нащональний технчний утверситет «Хартвський полтехнчний iнсmиmуm», Украта.
технологический аудит и резервы производства — № 6/4(26), 2015
MixeeuKO Лариса fMeKcaHdpieHa, кандидат техтчних наук, науковий ствробтник, кафедра технологи керамжи, вогнетривiв, скла та емалей, Нащональний техтчний утверситет «Хартв-ський полтехтчний тститут», Украта.
Щукина Людмила Павловна, кандидат технических наук, профессор, кафедра технологии керамики, огнеупоров, стекла и эмалей, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Украина. Цовма Виталий Витальевич, кандидат технических наук, младший научный сотрудник, кафедра технологии керамики, огнеупоров, стекла и эмалей, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Украина. Галушка Ярослав Олегович, аспирант, кафедра технологии керамики, огнеупоров, стекла и эмалей, Национальный техниче-
ский университет «Харьковский политехнический институт», Украина.
Михеенко Лариса Александровна, кандидат технических наук, научный сотрудник, кафедра технологии керамики, огнеупоров, стекла и эмалей, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Украина.
Shchukina Ludmyla, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Ukraine.
Tsovma Vitalii, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: vitalii.cvv@gmail.com.
Halushka Yaroslav, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Ukraine.
Mikheenko Larisa, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Ukraine
УДК БББ.94
001: 10.15587/2312-8372.2015.56243
ВИКОРИСТАННЯ ТЕРМООБРОБЛЕННХ В1ДВАЛЬНИХ ПОР1Д ВУГЛЕВИДОБУВАННЯ У ВИРОБНИЦТВ1 ЦЕМЕНТУ
Наведет дат по хiмiчному г' мiнералогiчному складу вiдвальних поргд вуглевидобування. Дослужено вплив термооброблених в^двальных порГд на фiзико-мехатчт властивостi цементу. Встановлено оптимальный температурный Интервал термообробкы в^двальных порГд i вывчена залежтсть властывостей цементу в^д температуры выпалу в^двальных порГд. Доведена можлы-вкть выкорыстання термооброблених в^двальных порГд вуглевидобування в якостi мтеральног добавкы пры выробныцтвi цементу.
Клпчов1 слова: цемент, вiдвальнi породы вуглевидобування, термообробка, мiнеральна добавка.
Сокольцов В. Ю., Токарчук В. В., Свщерський В. А.
1. Вступ
Видобування вугшля пов'язане з утворенням на по-верхш землi значно' кшькосп вiдходiв. На даний момент в Укра'ш бшьше 1000 породних вiдвалiв, а територiя, яку займають щ вщвали, складае близько 39740 тис. м2 землi [1].
В зв'язку з тим, що вщвали знаходяться на поверхш, це призводить до значних еколопчних проблем: в навколишне середовище потрапляють шкiдливi речовини, особливо при возгорант терикошв. В середньому з одного терикону за добу виднеться близько 10 т оксиду вуглецю, 1,5 т арчаного ангидриду та iншi шкiдливi речовини.
Крiм того, вщходи займають земл^ як можна вико-ристовувати у сшьському господарствi та для промис-лового або житлового будiвництва.
Таким чином, пошук шляхiв утилiзацii вiдвальних порiд вуглевидобування е актуальною задачею.
2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми
На сьогодшшнш день iснуе декшька варiантiв ви-користання вiдвальних порвд в якостi сировини для рiзних галузей промисловостi, а також програми для 1х утилiзацii [2, 3], але найчастше використовують го-рт породи, якi утворюються в «старих» териконах за рахунок природного возгорання.
Було встановлено, що в залежност вiд природи та виду вщвальних порiд, а також вщ процесiв, якi про-тжають при горiннi цих порiд, утворюються матерiали з дуже рiзними фiзико-механiчними властивостями. Тому, найчастiше, такi матерiали використовують в якостi крупного i дрiбного заповнювачiв для бетонiв [4, 5]. Процес переробки породи полягае тшьки в ¿1 класифiкацii, дробленш та розсiвi на пiсчану та щебеневу фракцп.
На основi сумши червоно' та чорно' частини терикону запропоновано [6] отримувати керамжу будiвельного призначення. При такiй технологи необхщний помел матерiалу до повного проходження с^зь сито № 063.
Авторами [7] запропоновано ряд складiв для шлако-лужних цементiв з використанням горших порвд. При вмкт горiлоi породи 50-85 мас. % можна отримувати шлаколужш цемент з актившстю 20-50 МПа.
В Укра'ш е практичний досвiд використання терикошв в дорожному будiвництвi (будiвництво кiльцевоi дороги в Донецьку) [8].
Таким чином, бшьшкть дослiджень направлен на утилiзацiю порiд, що знаходяться в горших териконах.
Донбаським державним техшчним ушверситетом Укра'ни запропонована технолопя утилiзацii «свiжих» вiдвальних порiд, яка передбачае вилучення вугшьно! i залiзовмiсноi складових, що супроводжуеться помiрним випалом вщвальних порiд [9]. В результата переробки вщвальних порiд залишаеться бшя 80 % (вiд вихiдноi породи) термообробленого матерiалу.
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/4(26], 2015, © Сокольцов В. Ю., Токарчук В. В.,
Свщерський В. А.
