Научная статья на тему 'Жаростойкий поризованный бетон на основе отходов углеобогащения, химии и фосфатного связующего'

Жаростойкий поризованный бетон на основе отходов углеобогащения, химии и фосфатного связующего Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
59
16
Поделиться
Журнал
Уголь
Scopus
ВАК
CAS
GeoRef
Ключевые слова
ЖАРОСТОЙКИЙ БЕТОН / ШЛАМЫ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ / ФОСФАТНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ / ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ОТХОДЫ ХИМИИ / ФУТЕРОВКА / ТЕПЛОВЫЕ АГРЕГАТЫ / HEAT-RESISTANT CONCRETE / SLUDGE COAL / PHOSPHATE BINDERS / HIGH-ALUMINA WASTE CHEMICALS / LINING OF THERMAL AGGREGATES

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Абдрахимова Елена Сергеевна

В работе показано, что отходы углеобогащения с повышенной теплотворной способностью, целесообразно использовать, не только как наполнители, но и как выгорающие добавки, для поризованого бетона. Использование шламов флотационного углеобогащения и высокоглиноземистых отходов химии на основе химического связующего ─ фосфатной кислоты без применения природных традиционных материалов позволяет получать жаростойкие поризованные бетоны со средней плотностью 700, 800, 900, 1000 кг/м3 и температурой применения 1350-1500 °С. Полученный материал обладает высокими физико-механическими свойствами и жаростойкостью, может быть использован в футеровках тепловых агрегатов взамен: штучных шамотных и корундовых легковесных огнеупоров, получаемых по обжиговой технологии и высокотемпературных жаростойких бетонов на основе дефицитных технических компонентов оксидов алюминия, хрома, магния.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Абдрахимова Елена Сергеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Heat resistant aerated concrete based on waste coal preparation, chemistry and phosphate binders

The paper shows that the waste coal with a high calorific value, is useful not only as fillers but also as a burnable additives to porizovannogo concrete. The use of sludge flotation coal and alumina waste chemistry using chemical binders phosphoric acid without the use of traditional natural materials allows to obtain a heat-resistant porous concrete with an average density of 700, 800, 900, 1000 kg/m3 and a temperature of 1350-1500 °С. This material has a high physico-mechanical properties and heat resistance, can be used in linings of thermal units instead of a) piece-corundum chamotte lightweight refractories obtained by roasting technologies, and b) high temperature heat-resistant concretes on the basis of scarce technical components: oxides of aluminium, chromium, magnesium.

Текст научной работы на тему «Жаростойкий поризованный бетон на основе отходов углеобогащения, химии и фосфатного связующего»

УДК 691.424.002.3:622.7.004.8 © Е.С. Абдрахимова, 2018

Жаростойкий поризованный бетон на основе отходов углеобогащения, химии и фосфатного связующего

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-11-48-53

АБДРАХИМОВА Елена Сергеевна

Канд. техн. наук, доцент кафедры «Химия» ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет

имени академика С.П. Королева», 443086, г. Самара, Россия, тел.: +7 (906) 127-09-44, e-mail: 3375892@mail.ru

В работе показано, что отходы углеобогащения с повышенной теплотворной способностью целесообразно использовать не только как наполнители, но и как выгорающие добавки для поризованного бетона. Использование шламов флотационного углеобогащения и высокоглиноземистых отходов химии на основе химического связующего - фосфатной кислоты без применения природных традиционных материалов позволяет получать жаростойкие поризован-ные бетоны со средней плотностью 700, 800, 900, 1000 кг/ м3 и температурой применения 1350-1500 °С . Полученный материал обладает высокими физико-механическими свойствами и жаростойкостью, может быть использован в футе-ровках тепловых агрегатов взамен штучных шамотных и корундовых легковесных огнеупоров, получаемых по обжиговой технологии, и высокотемпературных жаростойких бетонов на основе дефицитных технических компонентов - оксидов алюминия, хрома, магния.

Ключевые слова: жаростойкий бетон, шламы углеобогащения, фосфатные связующие, высокоглиноземистые отходы химии, футеровка, тепловые агрегаты.

ВВЕДЕНИЕ

Экологическая ситуация в России характеризуется высоким уровнем антропогенного воздействия на природную среду, значительными экологическими последствиями прошлой экономической деятельности [1].

Топливно-электроэнергетический комплекс является одним из основных «загрязнителей» окружающей природной среды. Это выбросы в атмосферу (48% всех выбросов в атмосферу), сбросы сточных вод (36% всех сбросов), а также образование твердых отходов (30% всех твердых загрязнителей) [2].

С накоплением промышленных отходов нарушается экологическое равновесие [3]. Земельным комиссиям приходится отводить участки для хранения отходов, которые могли бы быть использованы в градостроительстве или сельском хозяйстве. Вместе с тем из отходов или из отходов в комбинации с природным сырьем могут быть изготовлены практически все основные строительные материалы [4, 5]. Кроме того, статьей 42 Конституции РФ гарантировано право каждого на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного здоровью или имуществу экологическим правонарушением.

Принесение вреда окружающей среде (ст. 1 Федерального закона от 10.01.2002 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды») - это негативное изменение окружающей среды в результате ее загрязнения, повлекшее за собой дегидратацию естественных экологических систем и истощение природных ресурсов. Кроме того, в законе указано, что каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам, которые являются основой устойчивого развития, жизни и деятельности народов, проживающих на территории Российской Федерации.

В работах [5, 6, 7] было показано, что отходы топливно-энергетического комплекса целесообразно использовать не только как отощители, но и как выгорающие добавки, так как около 70% золошлаковых материалов и отходов углеобогащения имеют повышенное содержание несго-ревших остатков, что значительно сокращает потребность в топливе при обжиге керамических материалов. Например, содержание углерода и теплотворная способность отходов флотации углеобогащения ГОФ «Томусинская» соответственно равны 8,88% и 3700 ккал/кг.

В настоящее время, эффективность работы всех отраслей промышленности необходимо оценивать с точки зрения баланса между массой основного продукта и объемом образуемых техногенных отходов.

Кроме того, накопленные загрязнения оказывают негативное влияние и на темпы экономического роста. По экспертным оценкам, ежегодный экономический ущерб составляет 4-6% ВВП.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ПОРИЗОВАННЫЕ БЕТОНЫ

Для наружной кладки печей целесообразно применять теплоизоляционные изделия N^23 (ШЛ-0,45) с температурой применения 1200 °С (ТУ 15441 -037-22298789-2007) [8, 9]. Размеры изделий - 250х120х65 мм, марка - не ниже М150. Невозможно выполнить наружную кладку печи из огнеупорного

кирпича, так как при этом повышается пожарная опасность из-за возможного перегрева [10]. При одинаковой температуре, шамотный кирпич прогревается быстрее и сильнее, чем теплоизоляционный, а также сильнее расширяется [11].

Современное развитие экономики России выдвигает ряд научно-технических задач, решение которых предполагает радикальное снижение материалоемкости конструкций, энергетических и тепловых потерь, а также рациональное и эффективное использование всех видов ресурсов [12].

Такая тенденция наблюдается не только в России, но и за рубежом, поэтому вопросы разработки новых жаростойких материалов для эффективной теплоизоляции имеют первостепенное значение.

Наибольший эффект при решении подобных задач достигается при замене штучных огнеупорных изделий огнеупорными легкими жаростойкими бетонами. Особой разновидностью легкого бетона является поризованный бетон, который образуется с применением выгорающих добавок [13, 14]. Применение жаростойких поризован-ных бетонов позволяет обеспечить снижение материалоемкости конструкций тепловых агрегатов, непроизводительных теплопотерь в окружающую среду; снизить общий расход топлива в печах непрерывного и периодического действия, что особенно актуально в связи с ростом мировых цен на все виды энергоресурсов.

Наибольшие прочность при сжатии и температуру применения имеют фосфатные поризованные бетоны. Одной из эффективных технологий изготовления данного материала является его получение за счет введения в составы углеродосодержащих добавок.

Фосфатные связующие, применяемые в жаростойких бетонах относятся к химическим связующим.

Химические связующие дают возможность широко использовать многие неорганические отходы промышленности, в том числе нанотехногенного сырья - высокоглиноземистых отходов нефтехимии. При формировании прочного камня в бетоне происходит силикатное или фосфатное связывание неорганических отходов в устойчивые высокотемпературные соединения. Пропитка огнеупор-

Оксидный сос

ных заполнителей химическими связующими упрочняет их, а в некоторых случаях и повышает огнеупорность, что очень важно для жаростойких бетонов.

В настоящее время в России и за рубежом проведено большое количество работ, направленных на совершенствование технологии получения фосфатного жаростойкого бетона, повышение его эксплуатационных свойств, а также расширение сырьевой базы.

К наиболее актуальной задаче следует отнести использование техногенных отходов промышленности в производстве поризованных бетонов, позволяющих повысить физико-механические свойства и жаростойкость, снизить себестоимость материала и частично решить проблему утилизации отходов.

Исходя из экономической целесообразности, для снижения плотности жаростойкого бетона в его составы необходимо вводить отходы углеобогащения с повышенной теплотворностью.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В качестве выгорающих добавок для получения теплоизоляционных материалов использовались:

- отходы флотации углеобогащения ГОФ «Томусинская» (Кемеровская область) [15, 16, 17];

- шламы флотационного углеобогащения (угольные шламы ЦОФ «Обуховская», Ростовская область) [18, 19, 20];

- отходы углеобогащения Коркинского разреза (Челябинская область), которые сложены аргиллитами, алевролитами, углистыми аргиллитами и сланцами [21];

- отходы углеобогащения ЦОФ «Абашевская» (г. Новокузнецк), представленные сланцами аргиллито-алевролитового состава с прослойками песчаников. Химические составы отощителей: оксидный и элементный представлены в табл. 1,2, фракционный - в табл. 3, а технологические свойства в табл. 4.

Алюмощелочной шлам образуется в химической промышленности при очистке стоков производств этил- и изо-пропилбензола от остаточного хлористого алюминия, используемого в технологическом процессе как катализа-

Таблица 1

! компонентов

Компонент Содержание оксидов, мас. %

бЮ2 ^3 Fe O 2 3 CaO MgO П.п.п.

Отходы флотации углеобогащения ГОФ «Томусинская» 1 18-19 6-7 1-2 0,3-0,7 4-5 16-17

Шламы флотационного углеобогащения ЦОФ «Обуховская» 28-29 13-14 5-6 1-2 1-1,5 1-1,5 47-48

Отходы углеобогащения ЦОФ «Абашевская» 54-55 16-175 3-4 5-6 1,5-2 3-4 13-14

Отходы углеобогащения Коркинского разреза 43-44 17-18,5 5-6 3-4 2-3 2-3 19-20

Алюмощелочной шлам 2-3 61-65 1-1,5 4-5 4-4,5 19-20 7-8

П.п.п. - потери при прокаливании; Й20 = К20 + Ыа20.

Компонент

Элементный анализ компонентов

C И Na Mg

Элементы

Таблица 2

Ca Fe

Отходы флотации углеобогащения ГОФ «Томусинская»

53,19 -

11,64+0,29 19,02 0,28 2,39 0,35 3,96

Шламы флотационного углеобогащения (угольные шламы ЦОФ «Обуховская»)

3,84 55,19 -

9,64+0,29 19,03 0,28 2,39 0,38 3,8

Отходы углеобогащения ЦОФ «Абашевская»

5,2 53,92 0,44 0,2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

11,58

19,5 0,1 1,71 4,5 2,85

Отходы углеобогащения Коркинского разреза

8,80 57,17 1,78 1,05 11,34+0,19 16,03 0,11

0,53 3,87

Алюмощелочной шлам

61,74

25,58

2,80

2,83 0,23 0,6

S

K

Таблица 3

Фракционный состав компонентов

Компонент Содержание фракций в %, размер частиц в мм

>0,063 0,063-0,01 0,01-0,005 0,005-0,001 <0,0001

Отходы флотации углеобогащения ГОФ «Томусинская» 41 27,1 6,7 12,8 12,4

Шламы флотационного углеобогащения (угольные шламы ЦОФ «Обуховская») 37,8 24,2 7,1 13,2 17,7

Отходы углеобогащения ЦОФ «Абашевская» 38,8 27,1 8,2 11,3 14,6

Отходы углеобогащения Коркинского разреза 57,1 9,8 8,5 12,8 11,8

Технологические показатели отходов флотации Таблица 4

Теплотворная способность, ккал/кг | Огнеупорность, , оС

Отходы углеобогащения Начало деформации Размягчение Жидкоплавкое состояние

Отходы флотации углеобогащения ГОФ «Томусинская» 3700 1220 1260 1300

Шламы флотационного углеобогащения (угольные шламы ЦОФ «Обуховская») 3500 1250 1300 1350

Отходы углеобогащения ЦОФ «Абашевская» 2200 1230 1270 1300

Отходы углеобогащения Коркинского разреза 3200 1260 1300 1320

тор, получаемый при очистке стоков производств этил- и изопропилбензола. Сточные воды вследствие гидролиза А1С13 носят кислый характер (рН - 2-3) и нейтрализуются известковым молоком (рН - 8,5-9,5). Шлам после осаждения направляется на обезвоживание на фильтр-пресс и далее на утилизацию, химический состав шлама представлен в табл. 1. Имея повышенное содержание оксида алюминия и оксидов натрия, алюмощелочной шлам способствует повышению прочности и спеканию керамических материалов. Отличительной особенностью алюмощелочного шлама является высокая степень дисперсности. По этому признаку он не имеет себе равных среди порошкообразных материалов, получаемых механическим измельчением. Высокая степень дисперсности (10000-12000 см2/г) придает шламу устойчивую коагуляционную структуру, типичную для всех гелей и высокую пластичность (более 12) [22, 23, 24, 25, 26].

Данные шламовые отходы отличаются от высокодисперсных порошкообразных материалов природного и техногенного происхождения наноразмерностью, которая находится в пределах от 80 до 3000 нм и зависит от условий образования. Для получения огнеупорного пористого заполнителя использовался отработанный катализатор ИМ-2201 техногенного происхождения наноразмерностью от 100 до 200 нм [22, 23, 24, 25, 26].

Эффект от внедрения наноразмерных частиц принципиально выражается в том, что в системе появляется не только дополнительная граница раздела, но и носитель квантовомеханических проявлений [27]. Присутствие в системе наноразмерных частиц способствует увеличению объема адсорбционно и хемосорбционно связываемой ими воды и уменьшению объема капиллярно связанной и свободной воды, что приводит к повышению пластичности керамической массы и прочностных показателей.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Если в используемых отходах наночастички содержатся даже в небольшом количестве, то энергию Гиббса можно записать в следующем виде:

Ож = Омас + ст. Т,

г г Ы гу

где: О™ и Омяс- - энергия Гиббса нанокристаллических и массивных фаз соответственно; ст. и /. - поверхностное натяжение и поверхность частиц г-й фазы соответственно.

Отсюда видно, что в системе появляется еще один независимый параметр - поверхность, а следовательно, появляется дополнительная степень свободы.

При уменьшении размера зерен увеличивается общая величина поверхности раздела фаз, уменьшается средний радиус кривизны выпуклых участков, растет их избыточная поверхностная энергия, уменьшаются расстояния между источниками и поглотителями вакансий в системе. Экспериментальные исследования и богатый практические опыт керамических производств подтверждают важнейшую роль степени измельчения (или использования наноразмерных сырьевых материалов). За счет действия одного этого фактора удается в ряде случаев снизить требуемую температуру спекания на 200 °С и более.

В качестве связующего использовались химические связующие. К химически связующим, применяемым в жаростойких бетонах, относятся жидкое стекло, силикат-глыба (прозрачный стекловидный сплав щелочных силикатов -полуфабрикат жидкого стекла) и фосфатные связки.

Фосфатные вяжущие, имеющие высокую прочность после твердения, способны увеличить прочность при нагревании. Они обладают высокой термостойкостью, и многие из них характеризуются высокой огнеупорностью (алюмо-фосфатные - 1750 °С, хромофосфатные - 2100 оС). Поэтому применение высокоглиноземистых отходов нефтехимии значительно повысит огнеупорность жаростойких бетонов. В качестве связующего использовалась ортофосфор-ная кислота Н3РО4 в чистом виде по ГОСТ 6552-80, норма -чистый (ч). Массовая доля ортофосфорной кислоты - не менее 85%, плотность - не менее 1,69 г/см3.

В табл. 5 представлены составы для получения жаростойкого поризованного бетона, а в табл. 6 - физико-механические показатели.

Процессы горения углерода способствуют образованию пористости [22].

На основе ортофосфорной кислоты и высокоглиноземистых отходов нефтехимии, как было указано в работе [1], получается ряд алюмофосфатных связок (АФС), которые, как правило, образуются по следующим реакциям:

Таблица 5

Составы для получения поризованного бетона

Компонент Содержание компонентов, мас. %

1 2 3 4

Ортофосфорная кислота 12 12 12 12

Отходы флотации углеобогащения ГОФ «Томусинская» 25 - -

Шламы флотационного углеобогащения (угольные шламы ЦОФ «Обуховская») - 25 -

Отходы углеобогащения Абашевской ЦОФ - 25 -

Отходы углеобогащения Коркинского разреза - - - 25

Алюмощелочной шлам 63 63 63 63

Таблица 6

Физико-механические показатели керамических материалов (температура обжига - 1000-1050оС)

Показатель Составы

1 2 3 4

Механическая прочность при сжатии, МПа 14,6 16,5 15,8 14,7

Плотность, кг/м3 700 800 1000 900

Морозостойкость, % 25 27 29 28

Теплопроводность, Вт/(м^°С) 0,170 0,180 0,200 0,190

Огнеупорность, °С 1350 1400 1500 1450

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Термостойкость, циклы (температура - 350-20 °С) 10 8 8 7

А1(ОН)3 + 3Н3РО4 = А1(Н2РО4)3 + 3Н2О, АФС (однозаме-щенный фосфат алюминия);

А1(ОН)3 + 3Н3РО4 = А12(НРО4)3 + 6Н2О, АФС (двухзаме-щенный фосфат алюминия).

Большинство кислых ортофасфатов алюминия при нагревании изменяются по следующей схеме:

_2УН О

2[А1И3(х(РО4)хуИ2О]—-—2--► (3- х)Л1РО4 +

+ (х - 1)Л1(РО4)з

2Л1(Н2РО4)3 ^ аморфный продукт ^ 2Л1(РО3)3

Л1(РО3)3 ^ Л1РО4 + Р2О5.

Температуры фазовых изменений А1(Н2РО4)3 могут быть следующими:

Al(H2PO4):

175 - 290°

аморфная фаза

400 - 500°

^ Al(PO3)3 + P2O5

500-900°

^ AlPO4 + P2O5

1300°С

на воздухе

AI2O3 + P2O5.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Практическая значимость представленной работы состоит в разработке новых составов жаростойкого поризованного бетона с применением отходов флотационного обогащения антрацитов, высокоглиноземистых отходов нефтехимии и фосфатного связующего, твердеющего без применения термообработки, со средней плотностью 700, 800, 900, 1000 кг/м3 и температурой применения 1350-1500 °С. Материал обладает высокими физико-механическими свойствами и жаростойкостью, может быть использован в футеровках тепловых агрегатов взамен штучных шамотных и корундовых легковесных огнеупоров, получаемых по обжиговой технологии, и высокотемпературных жаростойких бетонов на основе дефицитных технических компонентов: оксидов алюминия, хрома, магния.

Список литературы

1. Абдрахимов В.З. Концепция современного естествознания. Самара: Самарский государственный экономический университет, 2015. 340 с.

2. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З., Кайракбаев А.К. Инновационные направления по использованию отходов топливно-энергетического комплекса в производстве теплоизоляционных материалов. Актобе: Казахско-Русский Международный университет, 2015. 276 с.

3. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Абдрахимова И.Д. Исследование теплопроводности легковесных материалов из отходов топливно-энергетической промышленности без применения природных традиционных материалов // Уголь. 2016. № 4. С. 72-75. URL: http://www.ugolinfo. ru/Free/042016.pdf (дата обращения: 15.10.2018).

4. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Экологические и практические аспекты использования шлака от сжигания угля в производстве керамических материалов на основе межсланцевой глины // Уголь. 2014. № 4. С. 41-43. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/042014.pdf (дата обращения: 15.10.2018).

5. Абдрахимова Е.С., Кайракбаев А.К., Абдрахимов В.З. Использование золошлакового материала в производстве теплоизоляционных материалов на основе межсланцевой глины // Уголь. 2016. № 10. С. 74-78. URL: http://www. ugolinfo.ru/Free/102016.pdf (дата обращения: 15.10.2018).

6. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. Свойства конструкционно-изоляционных керамических материалов из смеси межсланцевой глины и отходов флотационного обогащения антрацитов // Химия твердого топлива. 2014. № 5. С. 30-34.

7. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Экологические, теоретические и практические аспекты использования шламов флотационного углеобогащения в производстве теплоизоляционных материалов // Кокс и химия. 2013. № 3. С. 39-44.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8. Инновационные разработки технологии направленной структурно-химической модификации футеровоч-ных материалов на основе отходов цветной металлургии

>

и фосфатных связующих / И.Ю. Рощупкина, В.З. Абдрахи-мов, Е.С. Абдрахимова и др. // Новые огнеупоры. 2015. № 7. С. 44-48.

9. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Исследование те-пломассообменных процессов при обжиге теплоизоляционных изделий на основе горелых пород и бейделлитовой глины // Новые огнеупоры. 2011. № 4. С. 31-34.

10. Колпаков А.В., Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Фазовый состав и структура пористости теплоизоляционного материала из отходов производств межсланцевой глины и нефтяного кека // Новые огнеупоры. 2012. № 9. С. 53-61.

11. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Исследование теплопроводности теплоизоляционных изделий на основе бейделлитовой глины и золошлакового материала // Новые огнеупоры. 2011. № 7. С. 50-52.

12. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. Экологические, теоретические и практические аспекты использования шламов флотационного углеобогащения в производстве теплоизоляционных материалов // Кокс и химия. 2013. № 3. С. 39-44.

13. Абдрахимов В.З., Хлыстов А.И. Использование техногенных образований в производстве безобжиговых огнеупорных композитов // Новые огнеупоры. 2010. № 5. С. 53-59.

14. Абдрахимова Е.С., Хлыстов А.И., Абдрахимов В.З. Использование железосодержащих и высокоглинистых техногенных образований в производстве безобжиговых огнеупорных композитах // Строительный вестник Российской инженерной академии. 2010. Вып. 11. С. 108-115.

15. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. Кинетика горения углерода в керамзите на основе монтмориллонито-вой глины и отходов углеобогащения // Кокс и химия. 2011. № 11. С. 46-50.

16. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. Влияние отходов углеобогащения на структуру пористости легковесного кирпича // Кокс и химия. 2011. № 7. С. 43-46.

17. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. Влияние отходов углеобогащения на тепломассообменные процессы при обжиге легковесного кирпича // Кокс и химия. 2011. № 2. С. 41 -44.

18. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З.Фазовый состав теплоизоляционных материалов, полученных из углеро-досодержащих отходов // Химия твердого топлива. 2014. № 4. С. 52-58.

19. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. Свойства конструкционно-изоляционных керамических материалов из смеси межсланцевой глины и отходов флотационного обогащения антрацитов // Химия твердого топлива. 2014. № 5. С. 30-34.

20. Кайракбаев А.К., Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Исследование регрессивным методом зависимости отходов топливно-энергетической промышленности на сушильные свойства стеновой керамики // Экология промышленного производства. 2015. № 1. С. 6-10

21. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. К вопросу об экономической и экологической целесообразности использования отходов углеобогащения углистых аргиллитов в производстве теплоизоляционных материалов на основе межсланцевой глины // Экологические системы и приборы. 2014. № 1. С. 35-42.

22. Экологические, теоретические аспекты использования алюмосодержащих отходов в производстве керамических материалов различного назначения без применения природного традиционного сырья / В.З. Абдрахимов, Г.Р. Хасаев, Е.С. Абдрахимова и др. // Экология и промышленность России. 2013. № 3. С. 28-30.

23. Абдрахимов В.З. Применение алюмосодержащих отходов в производстве керамических материалов различного назначения // Новые огнеупоры. 2013. № 1. С. 13-23.

24. Абдрахимов В.З. Экологические и практические аспекты использования высокоглиноземистых отходов нефтехимии в производстве кислотоупоров // Новые огнеупоры. 2010. № 1. С. 40-44.

25. Кайракбаев А.К., Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Исследование влияния А1203 на кислотостойкость и термостойкость кислотоупоров с применением регрессионного метода анализа // Новые огнеупоры. 2015. № 5. С. 58-62.

26. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Исследование фазового состава керамических материалов на основе алюмосодержащих отходов цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности // Новые огнеупоры. 2015. № 1. С. 3-9.

27. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. К вопросу использования алюмосодержащего нанотехногенного сырья в производстве керамических композиционных материалов // Материаловедение. 2014. № 12. С. 44-52.

RESOURCES

UDC 691.424.002.3:622.7.004.8 © E.S. Abdrakhimova, 2018

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 11, pp. 48-53 Title

HEAT RESISTANT AERATED CONCRETE BASED ON wASTE COAL PREPARATION, CHEMISTRY AND PHOSPHATE BINDERS

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-11-48-53 Author

Abdrakhimova E.S.1

1 Samara National Research University, Samara, 443086, Russian Federation Authors' Information

Abdrakhimova E.S., PhD (Engineering), Associate Professor at the Department of "Chemistry", tel.: +7 (906) 127-09-44, e-mail: 3375892@mail.ru

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Abstract

The paper shows that the waste coal with a high calorific value, is useful not only as fillers but also as a burnable additives to porizovannogo concrete. The use of sludge flotation coal and alumina waste chemistry using chemical

binders - phosphoric acid without the use of traditional natural materials allows to obtain a heat-resistant porous concrete with an average density of 700, 800, 900, 1000 kg/m3 and a temperature of 1350-1500 °C. This material has a high physico-mechanical properties and heat resistance, can be used in linings of thermal units instead of a) piece-corundum chamotte lightweight refractories obtained by roasting technologies, and b) high temperature heat-resistant concretes on the basis of scarce technical components: oxides of aluminium, chromium, magnesium.

Keywords

Heat-resistant concrete, Sludge coal, Phosphate binders, High-alumina waste chemicals, Lining of thermal aggregates.

References

1. Abdrakhimov V.Z. Kontseptsiya sovremennogo estestvoznaniya [Modern natural science concept] Samara, Samara State University of Economics Publ., 2015, 340 p.

2. Abdrakhimova E.S., Abdrakhimov V.Z. & Kairakbaev A.K. Innovatsionnye napravleniya po ispol'zovaniyu othodov toplivno-ehnergeticheskogo kompleksa v proizvodstve teploizolyatsionnyh materialov [Innovative trends of fuel-energy complex wastes application in thermal insulation materials production]. Aq-tobe, Kazakh-Russian International University Publ., 2015, 276 p.

3. Abdrakhimov V.Z., Abdrakhimova E.S. & Abdrakhimova I.D. Issledovanie teploprovodnosti legkovesnyh materialov iz othodov toplivno-ehnerget-icheskoy promyshlennosti bez primeneniya prirodnyh traditsionnyh materialov [Investigation of thermal conductivity of lightweight materials from energy industry wastes without the use of natural traditional materials]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2016, No. 4, pp. 72-75. Available at: http://www. ugolinfo.ru/Free/042016.pdf (accessed 15.10.2018).

4. Abdrakhimov V.Z. & Abdrakhimova E.S. Ekologicheskie i prakticheskie as-pekty ispol'zovaniya shlaka ot szhiganiya uglya v proizvodstve keramicheskih materialov na osnove mezhslantsevoy gliny [Ecological and practical aspects of coal slag use in production of interschistic clay-based ceramics]. Ugol' -Russian Coal Journal, 2014, No. 4, pp. 41-43. Available at: http://www.ugolinfo. ru/Free/042014.pdf (accessed 15.10.2018).

5. Abdrakhimova E.S., Kairakbaev A.K. & Abdrakhimov V.Z. Ispol'zovanie zoloshlakovogo materiala v proizvodstve teploizolyatsionnyh materialov na osnove mezhslantsevoy gliny [Bottom-ash material application in interschistic clay - based thermal insulation materials production]. Ugol'- Russian Coal Journal, 2016, No. 10, pp. 74-78. Available at: http://www.ugolinfo.ru/ Free/102016.pdf (accessed 15.10.2018).

6. Abdrakhimova E.S. & Abdrakhimov V.Z. Svojstva konstruktsionno-izolyat-sionnyh keramicheskih materialov iz smesi mezhslantsevoj gliny i othodov flotatsionnogo obogashcheniya antratsitov [Properties of construction-insulation ceramic materials, produced from interschistic clay mix and anthracite flotation concentration tailings]. Himiya tverdogo topliva - Solid Fuel Chemistry, 2014, No. 5, pp. 30-34.

7. Abdrakhimov V.Z. & Abdrakhimova E.S. Ekologicheskiye, teoreticheskiye i prakticheskiye aspekty ispol'zovaniya shlamov flotatsionnogo ugleobogash-cheniya v proizvodstve teploizolyatsionnykh materialov [Environmental, theoretical and practical aspects of use of the coal flotation benefication sludge in the production of heat insulating materials]. Koks i khimiya - Coke and Chemistry, 2013, No. 3, pp. 39-44.

8. Roshchupkina I.Yu., Abdrakhimov V.Z, Abdrahimova E.S. et al. Innovatsion-nyye razrabotki tekhnologii napravlennoy strukturno-khimicheskoy modi-fikatsii futerovochnykh materialov na osnove otkhodov tsvetnoy metallurgii i fosfatnykh svyazuyushchikh [Innovative developments of technology of the directed structural and chemical modification of lining materials based on non-ferrous metallurgy waste and phosphate binders]. Novyye ogneupory -New castables, 2015, No. 7, pp. 44-48.

9. Abdrakhimov V.Z. & Abdrakhimova E.S. Issledovaniye teplomassoobmen-nykh protsessov pri obzhige teploizolyatsionnykh izdeliy na osnove gorelykh porod i beydellitovoy gliny [Study of heat and mass transfer processes during firing of heat-insulating products based on burnt rocks and beidellite clay]. Novyye ogneupory - New castables, 2011, No 4, pp. 31-34.

10. Kolpakov A.V., Abdrakhimov V.Z. & Abdrakhimova E.S. Fazovyy sostav i struktura poristosti teploizolyatsionnogo materiala iz otkhodov proizvodstv mezhslantsevoy gliny i neftyanogo keka [Phase composition and structure of porosity of heat-insulating material from intertracial clay and oil cake production waste]. Novyye ogneupory - New castables, 2012, No. 9, pp. 53-61.

11. Abdrakhimov V.Z. & Abdrakhimova E.S. Issledovaniye teploprovodnosti teploizolyatsionnykh izdeliy na osnove beydellitovoy gliny i zoloshlakovogo materiala [Study of of heat-insulating products heat transfer based on beidellite clay and ash material]. Novyye ogneupory - New castables, 2011, No. 7, pp. 50-52.

12. Abdrakhimov E.S. & Abdrakhimov V.Z. Ekologicheskiye, teoreticheskiye i prakticheskiye aspekty ispol'zovaniya shlamov flotatsionnogo ugleobogash-cheniya v proizvodstve teploizolyatsionnykh materialov [Environmental, theoretical and practical aspects of use of the coal flotation benefication sludge in the production of heat insulating materials]. Koks ikhimiya - Coke and Chemistry, 2013, No. 3, pp. 39-44.

13. Abdrakhimov V.Z. Ispol'zovaniye tekhnogennykh obrazovaniy v proizvodstve bezobzhigovykh ogneupornykh kompozitov [Use of technogenic formations in production of unfired refractory composites]. Novyye ogneupory - New castables, 2010, No. 5, pp. 53-59.

14. Abdrakhimov E.S., Khlystov A.I. & Abdrakhimov V.Z. Ispol'zovaniye zhel-ezosoderzhashchikh i vysokoglinistykh tekhnogennykh obrazovaniy v proizvodstve bezobzhigovykh ogneupornykh kompozitakh [Use of iron-containing and high-clay technogenic formations in production of unfired refractory composites]. Stroitel'nyy vestnik Rossiyskoy inzhenernoy akademii - Building Bulletin of the Russian Academy of Engineering, 2010, Issue 11, pp. 108-115.

15. Abdrakhimov E.S. & Abdrakhimov V.Z. Kinetika goreniya ugleroda v ker-amzite na osnove montmorillonitovoy gliny i otkhodov ugleobogashcheniya [Kinetics of carbon burning in expanded clay on the basis of montmorillonite clay and coal benefication waste]. Koks i khimiya - Coke and Chemistry, 2011, No. 11, pp. 46-50.

16. Abdrakhimov E.S. & Abdrakhimov V.Z. Vliyaniye otkhodov ugleobogashcheniya na strukturu poristosti legkovesnogo kirpicha [Effect of coal benefication waste on the lightweight brick porosity structure]. Koks ikhimiya - Coke and Chemistry, 2011, No. 7, pp. 43-46.

17. Abdrakhimov E.S. & Abdrakhimov V.Z. Vliyaniye otkhodov ugleobogashcheniya na teplomassoobmennyye protsessy pri obzhige legkovesnogo kirpicha [Effect of coal benefication waste on heat and mass transfer processes during the firing of lightweight bricks]. Koks ikhimiya - Coke and Chemistry, 2011, No. 2, pp. 41-44.

18. Abdrakhimov E.S. & Abdrakhimov V.Z. Fazovyy sostav teploizolyatsionnykh materialov, poluchennykh iz uglerodosoderzhashchikh otkhodov [Phase composition of heat insulating materials derived from carbonaceous waste]. Khimiya tverdogo topliva - Solid Fuel Chemistry, 2014, No 4, pp. 52-58.

19. Abdrakhimov E.S. & Abdrakhimov V.Z. Svoystva konstruktsionno-izolyat-sionnykh keramicheskikh materialov iz smesi mezhslantsevoy gliny i otkho-dov flotatsionnogo obogashcheniya antratsitov [Properties of structural and insulating ceramic materials made of a mixture of intertracial clay and anthracite flotation concentration waste]. Khimiya tverdogo topliva - Solid Fuel Chemistry, 2014, No. 5, pp. 30-34.

20. Kairakbaev A.K., Abdrakhimov V.Z. & Abdrakhimova E.S. Issledovanie regressivnym metodom zavisimosti othodov toplivno-ehnergeticheskoy promyshlennosti na sushil'nye svoystva stenovoy keramiki [Fuel-energy industry wastes influence on the wall tiles drying properties investigation by regression method]. Ekologiya promyshlennogo proizvodstva - Commercial Production Ecology, 2015, No. 1, pp. 6-10.

21. Abdrakhimov E.S. & Abdrakhimov V.Z. K voprosu ob ekonomicheskoy i ekologicheskoy tselesoobraznosti ispol'zovaniya otkhodov ugleobogash-cheniya uglistykh argillitov v proizvodstve teploizolyatsionnykh materialov na osnove mezhslantsevoy gliny [Study of the economic and environmental feasibility of the carbonaceous mudstone coal benefication waste use in production of heat insulation materials based on intertracial clay]. Ekologicheskiye sistemy i pribory - Ecological Systems and Devices, 2014, No. 1. pp. 35-42.

22. Abdrakhimov V.Z., Khasaev G.R., Abdrahimova E.S. et al. Ekologicheskiye, teoreticheskiye aspekty ispol'zovaniya alyumosoderzhashchikh otkhodov v proizvodstve keramicheskikh materialov razlichnogo naznacheniya bez primeneniya prirodnogo traditsionnogo syr'ya [Environmental, theoretical aspects of aluminum-containing waste use in production of ceramic materials for various purposes without the use of natural traditional raw materials]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii - Ecology and Industry of Russia, 2013, No. 3, pp. 28-30.

23. Abdrakhimov V.Z. Primeneniye alyumosoderzhashchikh otkhodov v proizvodstve keramicheskikh materialov razlichnogo naznacheniya [Use of aluminum-containing waste in production of ceramic materials for various purposes]. Novyye ogneupory - New castables, 2013, No. 1, pp. 13-23.

24. Abdrakhimov V.Z. Ekologicheskiye i prakticheskiye aspekty ispol'zovaniya vysokoglinozemistykh otkhodov neftekhimii v proizvodstve kislotouporov [Environmental and practical aspects use of high-alumina petrochemical waste use in production of acid-resistant materials]. Novyye ogneupory - New castables, 2010, No. 1, pp. 40-44.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

25. Kairakbayev A.K., Abdrakhimov V.Z. & Abdrakhimova E.S. Issledovaniye vliyaniya Al2O3 na kislotostoykost' i termostoykost' kislotouporov s primeneni-yem regressionnogo metoda analiza [Study of the effect of Al2O3 Ha on acid resistance and heat resistance of acid-resistant materials using of the regression analysis method]. Novyye ogneupory - New castables, 2015, No. 5, pp. 58-62.

26. Abdrakhimov V.Z. & Abdrakhimova E.S. Issledovaniye fazovogo sostava keramicheskikh materialov na osnove alyumosoderzhashchikh otkhodov tsvetnoy metallurgii, khimicheskoy i neftekhimicheskoy promyshlennosti [Study of the phase composition of ceramic materials based on aluminum-containing waste from non-ferrous metallurgy, chemical and petrochemical industries]. Novyye ogneupory - New castables, 2015, No. 1, pp. 3-98.

27. Abdrakhimov E.S. & Abdrakhimov V.Z. K voprosu ispol'zovaniya alyu-mosoderzhashchego nanotekhnogennogo syr'ya v proizvodstve keram-icheskikh kompozitsionnykh materialov [Study of aluminum-containing nanotechnogenic raw materials use in production of ceramic composite materials]. Materialovedeniye - Material Science, 2014, No.12, pp. 44-52.