Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Применение термодинамического резерва для минимизации антропогенного воздействия обжиговых технологий производства строительных материалов на окружающую среду

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Заключение Диссертация по теме "Экология", Зуева, Наталия Александровна

Общие выводы по диссертации

1. Предложено использовать ТР химических процессов для минимизации антропогенного воздействия обжиговых технологий получения строительных материалов на окружающую среду, способствуя экономии природных невозобновляемых ресурсов, устраняя или уменьшая выбросы продуктов сгорания и обжига, а также высвобождая территории, занимаемые техногенными продуктами.

2. Показано, что при взаимодействии с силикатным связующим природного и техногенного сырья ТР колеблется от 44500 кДж до 67600 кДж на 1 т сырьевой смеси; это позволило разработать безобжиговую технологию получения фасадной плитки, экономить природный газ - 270 кг усл.топлива на 1 т готовой продукции - и устранить выбросы загрязняющих веществ от сжигания топлива и от обжига глины в количестве 292 кг на 1 т готовой продукции в пересчете на 80з.

3. Показано, что ТР керамической шихты с нефтезагрязненным отсевом балластного щебня железнодорожного полотна, составляющий от 4370 до 4620 МДж/т, является основой разработанной технологии, впервые позволяющей использовать нефтезагрязненный отсев в производстве обжиговых материалов. Минимизация экологического ущерба в этом случае достигается за счет снижения загрязнения почвы и воды нефтесодержащими отходами, от снижения расхода природного песка и расхода природного газа при обжиге.

4. Рассчитан термодинамический резерв глинофосфатной сырьевой смеси, составляющий от 521,4 и до 794,5 МДж на 1 тонну материала, который использован при создании безобжиговых вспученных глиносодержащих материалов для нейтрализации щелочных стоков.

5. Усовершенствована методика оценки экологического риска, позволяющая учесть интенсивность антропогенного воздействия через энергопотребление в рассматриваемом регионе. Предложена эмпирическая формула определения значения коэффициента экологического риска, которая позволяет прогнозировать изменение экологического риска при введении новых технологий. Показано, что экологический риск при применении безобжигового способа получения фасадной плитки, безобжигового вспученного глинофосфатного ш-териала снижен на 36,0 и 31,0 % соответственно.

6. На основе разработанных технологий получены: безобжиговая фасадная плитка нормального твердения, имитирующая керамику показатели качества которой удовлетворяют требованиям ГОСТ 13996 на керамическую плитку; безобжиговый вспученный глино-фосфатный материал, изменяющий реакцию среды от рН =11 . 13 до рН = 6.7; образцы полнотелого керамического кирпича М250 - МЗОО, при этом, в качестве отощителя был использован нефтезагрязненный отсев балластного щебня, что позволило сэкономить 28,3 кг природного газа на 1 т готовой продукции. Показано, что строительный керамический кирпич МЗОО имеет следующие характеристики: МРз - свыше 50 циклов, водопо-глощение - 11,8%, прочность при сжатии 34,8 МПа, при изгибе 10,2 МПа.

7. Исследованы физико-механические и эксплуатационные свойства полученных: безобжиговой глиносодержащей фасадной плитки, безобжигового вспученного глинофосфатного материала и строительного кирпича, с использованием нефтезагрязненного отсева балластного щебня. Исследованы особенности структурных пор в материалах и изучены особенности поверхности вспученного глинофосфатного материала методом РЦА, прогнозирующем его нейтрализующие свойства по ОН" - группе. Показано, что поровая струк

126 тура строительного кирпича отличается перераспределением пор в сторону закрытых с размерами менее ОД мм;

По материалам работы разработаны: ТУ 2322-003-49990652-99 «Пигменты для бетона и кирпича «РЭД», проекты ТУ : «Плитка безобжиговая на основе глиносодержащей композиции» и «Песок модифицированный из отсевов щебня». Материалы диссертации внедрены в учебный процесс кафедры по специальности «Инженерная защита окружающей среды».

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Зуева, Наталия Александровна, Санкт-Петербург

1. Бабушкин В.И., Матвеев Г.М., Мчедлов-Петросян О.П. Термодинамика силикатов М: Издательство литературы по строительству 1972-351с.

2. Бельков В.М., Антипов Б.В., Зубрева Н.П., Шарапова H.A. Экологическая безопасность дистанций пути //Железнодорожный транспорт. Экология и Железнодорожный транспорт.// вып. №2, 1998. с. 17-27.

3. A.C. 1152650 СССР Способ получения гранулированного фильтрующего материала. / Петров Е.Г., Дикаревский B.C. и др 1985

4. Багаенко Л.Т., Кузьмин М.Г., Полак Л.С. Химия высоких энергий. -М: Химия, 1988, с. 368

5. Байкова С.А. Глубокая очистка малоконцентрированных по нефтепродуктам сточных вод фильтрованием, автореферат д.к.т., Москва, 1988. 23с.

6. Безель B.C., Кряжимский Ф.В., Семериков Л.Ф, Смирнов Н.Г. Экологическое нормирование антропогенных нагрузок.// Экология, 1992, N6

7. Боровков A.A. Математическая статистика.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. -472 с.

8. Бродская H.A., Воробьев О.Г., Реут О.Ч., Экологические проблемы городов: Учеб. Пособие СПб.: Изд.центр СПбМТУ, 1998, 151 с.

9. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов, М: Высшая школа, 1980. 472 с.

10. Волкова Н.Д., Шепелева А.И. Поверхностные явления и адсорбция Харьков: ХАИ, 1988

11. Вопросы очистки сточных вод на предприятиях ж/д транспорта. Под ред. Радвинского М.Б. М: Транспорт, 1969.-48 с.

12. Воробьев В.Н., Кадыров JI.P., Таликов Г.Ш., Султанов A.C. Изучение кислотно-основных свойств поверхности по электронным спектрам адсорбированных молекул индикаторов // Кинетика и катализ. 1974.-т. 15, N 1, с.170

13. Воробьев О.Г., Реут О.Ч. Геотехнические системы (генезис, структура, управление): учебное пособие, Петрозаводск. 1994, 84 с.

14. Годтштейн М. Определение кислотности поверхности // Сб. Экспериментальные методы исследования катализа. Под ред. Андерсона Р.-М.: Мир, 1972.- с. 362-402

15. Гончарук В.В. Проблема оптимальной кислотности, ее измерение и механизм реакций кислотно-основного типа // Сб. Механизм каталитических реакций.-Новосибирск.-1982-B. 2-е. 51

16. Гончарук В.В. Проблемы кислотно-основного катализа // Украинский химический журнал 1982-т. 48, N 11

17. Д.Вудраф. Современные методы исследования поверхности, М., 1989.-568 с.

18. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства. М.2000. 285 с.

19. E.Thilo, R.Sauer, J.Prakt. Chemistry, 5-6, 324 (1957)/

20. Дикаревский B.C., Продоус O.A., Постнова E.B., Смирнов Ю.А. Использование новых фильтрующих материалов для доочистки сточных вод от нефтепродуктов. С-Петербург. ПГУПС.// Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте. 1996 с.37.

21. Затолокин Н.Е. Глубокая доочистка сточных вод от соединений азота, тяжелых металлов и фосфатов в фильтрах-биотенках с волокнистой загрузкой, автореферат дис. к.т.н, Макеевка, 1995. 23с.

22. Иванов Б. А. Инженерная экология. Л.Изд-во ЛГУ, 1989.-150 с.

23. Иконникова Л.П., Минакова Т.С., Нечипоренко А.П. Применение индикаторного метода для исследования кислотно-основных характеристик поверхности// Журн. прикл.химии.- 1990.- т.63.№8 -с.1703-1714.

24. Кольцов С. И. Состав и химическое строение твердых веществ. Учебное пособие. Л. ЛТИ, 1987.-83 с.

25. Коробов Ю.И. Экология и железнодорожный транспорт. М: ИНИИТЭМ, МПС, 1992, с. 33

26. Корсаков В.Г., Сычев М.М. Химическая диагностика материалов. / Сб. научных трудов Современные инженерно-химические основы материаловедения Санкт-Петербург, 1999, с. 69-74

27. Лукиных H.A. и др. Методы доочистки сточных вод / H.A. Лукиных, Б.Л. Липна, В.П. Крышкин М: Стройиздат, 1978 - с. 162

28. Маркин Н.С. Основы теории обработки результатов измерений -М.: Издательство стандартов, 1991,- 176 е., ил.

29. Маслов H.H., Коробов Ю.И. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте. М: Транспорт, 1996, с. 238

30. Неймарк И.Е. Поры в твердых телах и их значение в технологических процессах. М.: Знание, 1984, -64с.

31. Немошкаленко В.В., Алешин В.Г. Электронная спектроскопия кристаллов. Киев,"Наукова думка", 1976г 317с.

32. Нечипоренко А.П. Донорно-акцепторные свойства поверхности твердых оксидов и халькогенитов. Автореф. дисс. д.х.н., С-Пб, 1995г.-40 с.

33. Нечипоренко А.П. Кислотно-основные свойства поверхности твердых веществ.-Л: ЛТИ, 1989

34. Отходы химической промышленности в производстве строительных материалов / Дворкин Л.И., Шестаков В.Л., Пашков И.А., Дымчук А.П. Киев: Будивельник, 1986.-124 с.

35. Охрана окружающей среды: Учебник для техн. спец. ВУЗов // С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др. Под ред. Белова С.В.М: Высшая школа, 1991, с. 319.

36. Паукштис Е.А., Копаренко Н.С., Коракчиев Л.Г. Изучение взаимодействия оснований с апротонными кислотами // Кинетика и катализ.-1973, т. 14

37. Петров Е.Г. Технология обесцвечивания природных вод фильтрованием через алюмосиликатный адсорбент, активированный соединениями магния, авт. дисс. д.т.н, ПГУПС, СП-б., 1996.- 430с.

38. Полинг Л. Общая химия. Перевод с английского В.М. Сахарова. Под редакцией Д.А. Франк-Каменецкого. М:Мир, 1964. с.371.

39. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. М: Химия, 1989.-511 с.

40. Нехорошее A.B., Цителаури Г.И., и др. Ресурсосберегающие технологии керамики, силикатов и бетонов. М. 1991.

41. Степанов B.C., Степанова Т.Б. Потенциал и резервы энергосбережения в промышленности. Новосибирск. 1990

42. Боженов П.И. Комплексное использование минерального сырья и экология. М.1994. С.268.

43. Шилов И.А. Экология. М.2000. С.238.

44. Гирусов Э.В. и др. Экология и экономика природопользования. М.,1998. С.456.

45. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии. М.1999. С.446

46. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. М. 1989. С.512.

47. Степановских A.C. Охрана окружающей среды. М.2001. С.560.

48. Соколов Л.И. «Ресурсосберегающие технологии в системах водного хозяйства промышленных предприятий», М: Ассоциация строительных вузов, 1996. 254 с.

49. Бобович Б.Б., Девяткин В.В. Переработка отходов производства и потребления. М.2000. -256 с.

50. Дедю. И.И. Экологический энциклопедический словарь. Кише-нев. 1990. 368 с.

51. Протасов В.Ф., Молчанов A.B. Словарь экологических терминов и понятий. М., Финансы и статистика. 1997. 186 с.

52. Реймерс Н.Ф. Экология. Теории,законы, правила и гипотезы. М. 1994. 284 с.

53. Экологический энциклопедический словарь. Изд дом «Ноосфера». М. 2002. 574 с.

54. Альперович И.А., Осипов Г.Т Лицевой кирпич светлых тонов на основе кембрийских глин. Стр. материалы № 11,1995. 6-8 с.

55. Зубарев Н.И. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на железной дороге. М., 1999. 284 с.

56. Федоров В.Д., Гельманов Т.Г. Экология. М. 1980. 324 с.

57. Спивакова О.М., Дубровская И.В. и др. Применение гранулированных бентонитовых глин для глубокой очистки сточных вод от нефтепродуктов.// Извлечение из сточных вод и использование ценных веществ в системах водоотведения. Л. 1986 - с. 77-79.

58. Таблицы математической статистики. Большее Л.Н., Смирнов Н.В.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983.-416 с.

59. Танабе К. Твердые кислоты и основания. Перевод с английского A.A. Кубасова, Б.В. Романовского. М: Мир, 1973-с. 183

60. Черепин В.Т., Васильева М.А. Методы и приборы для анализа поверхности твердых тел. М.: Наука. 1983г. 215с.

61. Черников H.A. «Основы экологии и охрана окружающей среды», ПГУПС, 1997г-130с.

62. Шангина H.H., Комохов П,Г, Сватовская Л.Б. О влиянии поверхности наполнителей на микроструктуру камня на композиционном цементе./Сб. научных трудов Современные инженерно-химические основы материаловедения, СПб., 1999, с. 69-74

63. Шершнева М.В., Панин A.B. Гидратационно-активные адсорбенты для очистки сточных вод.// Труды молодых ученых, аспирантов и докторантов Петербургского государственного университета путей сообщения, СПб, ПГУПС, 1999. с. 116-117.

64. Шершнева М.В. Применение некоторых техногенных продуктов с гидратационно-активными минералами как адсорбентов при защяте окружающей среды. Автореферат на соискание уч. ст. к.т.н., СПб.- 2000, с. 26

65. Сватовская Л. Б., Сычев М. М. Активированное твердение цементов. JL: Стройиздат, 1983. 163 с.

66. Сычев М. М., Полозов Г. М. О природе гидратационной активности клинкерных минералов и цементов. Цемент. 1988. №3. 8 9 с.

67. Сватовская JI. Б., Смирнова Т. В., Латутова М. Н. и другие. Вяжущие и безобжиговые материалы на основе природных алюмосиликатов. Цемент, 1989, №11. С. 7 8.

68. Общая технология силикатов под общей редакцией А. А. Пащенко, Киев: Вища школа, 1982. 58 с.

69. Спицын В. И., Мартыненко Л. М. Неорганическая химия, ч. I. -М.: Изд во МГУ, 1991. - 480 с.

70. Чеховский Ю. В., Берлин Л. Е. О кинетике формирования поровой структуры цементного камня. VI Международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1976, Т. 2. кн. I 294 - 297 с.

71. Толкачев С. С. Таблицы межплоскостных расстояний. Л.: ЛГУ, 1955.-145 с.

72. Фельдман Р. Ф., Бодуэн Д. Д. Микроструктура и прочность гидра-тированного цемента. VI Международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1976, Т. 2. кн.1. 288 - 294 с.

73. Естемесов З.А., Махамбетова У.К., Абуталипов З.У. Об основных свойствах неопорбетона. Цемент.- 1996.- №1. С. 36-38.

74. П.П. Гайджуров, С.П. Голованова. Проблемы ресурсо- и энергосберегающей технологии декоративных цементов. Цемент и его применение, 1999. №5/6 С. 50-53.

75. И.Б. Удачкин. Теплосбережение и экология ключевые направления деятельности инновационного центра. Строительные материалы, М.: 1999. №1. С. 4-6.

76. Сычев М. М., Сватовская JI. Б. Некоторые аспекты химической активизации цементов и бетонов. JI. Цемент, 1979. -№4- С. 8 10.

77. Торопов H.A. Химия силикатов и окислов. JL, 1974. - 440 с.

78. ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний.

79. ГОСТ 21216.10-93 Сырье глинистое. Метод определения минерального состава.

80. ГОСТ 7025-91 Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости.

81. ГОСТ 530-95 Кирпич и камни керамические. Технические условия.

82. ГОСТ 25328-82. Цемент для строительных растворов.

83. ГОСТ 21216.2-93 Сырье глинистое. Метод определения тонкодисперсных фракций

84. ГОСТ 9169-75 Сырье глинистое для керамической промышленности. Классификация.

85. Зуева H.A. Основы биоэкологии. Учебное пособие, СПб, 2002. 74с.

86. Масленникова JI.JL, Сватовская Л.Б., Бабак H.A., Зуева H.A. Гли-носодержащие экокомпозиции на базе природного и техногенного сырья. Тез.докл. II Междунар. научно-практ. конф. «Защитные композиционные материалы и технологии III тысячелетия», СПб, 2001.

87. Масленникова Л.Л., Сватовская Л.Б., Бабак H.A., Зуева H.A. Утилизация гальванических отходов в керамике. Сб. "Современные естественно-научные основы в материаловедении и экологии", СПб., 2000. С.43-46

88. Зуева H.A. Учет электроноакцепторных свойств твердых фаз в свойствах обжиговых материалов. Сборник "Новые исследования в материаловедении и экологии", СПб, 2001. С.22-25.

89. Л.Б.Сватовская, Н.А.Зуева, Н.И.Якимова. Фундаментальные основы строения твердого тела в решении экологических проблем. Сборник "Фундаментальные исследования в технических университетах", СПб., 2001. С.170-172.

90. Масленникова Л.Л., Соловьева В.А., Зуева H.A. Некоторые экологические решения на объектах ж/д транспорта. Тез.докл. второй Международной научно-практической конференции "Бетон и железобетон в III тысячелетии". Ростов/Дон, 2002.

91. Ратинов В.Б., Иванов Ф.М. Химия в строительстве. М., 1969. 200с.

92. Ларионова З.М., Никитина Л.В, Гарин В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня. М. 1977.-262 с.

93. Методы исследования цементного камня и бетона /под ред. З.М. Ларионовой. М., 1970. - 160 с.

94. Либау Ф. Структурная химия силикатов. М.: Мир, 1988. - 412 с.

95. Алесковский В.Б. Химия твердых веществ. М.: Высшая школа, 1978 - 230 с.

96. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1978.- 309 с.

97. Тейлор Х.Ф. Химия цементов. М.: Стройиздат 1969. - 920 с.

98. Смирнов A.B., Панин A.B. Рекультивация земель, загрязненных углеводородным сырьем, на ж/д транспорте. Тез докл.2 СПб Ассамблеи мол.ученых и спец., СПб, 1997.- 33 е.

99. B.C. Горшков. Термография строительных материалов. М., Строй-издат, 1968. 238 с.

100. Сватовская Л.Б. Инженерная химия, ч. 1. СПб, ПГУПС, 1997. 72 с.

101. Сватовская Л.Б. Инженерная химия, ч. 2. СПб, ПГУПС, 1998. 72 с.

102. Проблемы инженерной экологии на ж/д транспорте.//Сб. научных трудов. СПб. ПГУПС, 1999.128 с.

103. Кондо Р. Уэра Ш. Кинетика и механизм гидратации цемента. М.: Стройиздат, 1976. т.2, кн. 1, 122-123 с.

104. Сычев М. М., Сычев В. М. Природа активных центров и управление актами гидратации. Л., Цемент, 1990, №5,6 10 с.

105. Горшков A.C., Тимашев В.В., Савельев. Методы физико химического анализа вяжущих веществ. М., Высшая школа, 1981, 334 с.

106. Общая технология силикатов под общей редакцией А. А. Пащенко, Киев: Вища школа, 1982. 58 с.

107. Беленький Е. Ф., Рискин И. А. Химия и технология пигментов., Л.: Химия, 1974.-659 с.

108. Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.: Гос. изд.физ.мат. литературы, 1961. 417 с.

109. Плюснина И. И. Инфракрасные спектры минералов. М.: Изд -во Моск. ун та, 1976. - 175 с.

110. Зинюк Р. Ю., Балыков А. Г., Гавриленко И. Б. ИК спектроскопия в неорганической технологии. Л.: Химия, 1983. - 160 с.

111. Румшинский Л. 3. Математическая обработка результатов эксперимента. (Справочное руководство), М.: Наука, 1971. 192 с.

112. Спицын В. И., Мартыненко JI. М. Неорганическая химия, ч. I. -М.: Изд во МГУ, 1991. - 480 с.

113. Чеховский Ю. В., Берлин JI. Е. О кинетике формирования поро-вой структуры цементного камня. VI Международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1976, Т. 2. кн. I 294 - 297 с.

114. Толкачев С. С. Таблицы межплоскостных расстояний. JL: ЛГУ, 1955.-145 с.

115. Фельдман Р. Ф., Бодуэн Д. Д. Микроструктура и прочность гидратированного цемента. VI Международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1976, Т. 2. кн.1. С. 288 - 294.

116. Сватовская Л.Б. Термодинамические и электронные уровни резервов прочности цементных материалов. Известия вузов. Строительство. 1998. №8. С. 35-40.

117. Сватовская Л.Б., Соловьева В.Я., Латутова М.Н., Овчинникова В.П. и др. Природоохранные материалы для строительства и отделки в третьем тысячелетии. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №2. 1999. С.28-29.

118. Латутова М.Н. "Получение и свойства новых алюмофосфатных декоративных и строительных экоматериалов на основе природного и техногенного сырья". Дисс. уч. ст. д. т. н. СПб, 1999.

119. Вологодский Б.Ф. Новые строительные материалы и их применение.-М.-Л., 1982.-176 с.

120. Моисеенкова Т.А., Тихомиров Н.П. Методы экологической и экономической регламентации хозяйственной деятельности. М., 1994.-90 с.

121. Методы исследования цементного камня и бетона/под ред. Ларионовой З.М. М., 1970. - 160 с.

122. Либау Ф. Структурная химия силикатов. М.: Мир, 1988. - 412 .

123. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. М.: Стройиздат, 1986. - С.30-37.

124. Ли Ф.М. Химия цемента и бетона. М.: Стройиздат, 1961, 543 с.

125. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1978.- 309 с.

126. Тейлор Х.Ф. Химия цементов. М.: Стройиздат 1969. - 920 с.

127. B.C. Горшков. Термография строительных материалов. М., Стройиздат, 1968. 238 с.

128. Rickly R.E. Ecology. N.Y. 1973.

129. Smith R.Z. Elements of Ecology. N.Y., 1992.

130. Молдованов О.И. Философские аспекты инженерной экологии. //Инженерная экология, 1996. № 1.

131. Потапов А.Д. Экология. М., Высшая школа. 2000. 446 с.

132. Макарова О.Ю. Фосфатные материалы для строительства и отделки на основе алюминий- и железосодержащего сырья. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб, 1999.

133. Комохов А.П. Грунтобетон усиленного твердения. Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб, ПГУПС. 1996.

134. Смирнова Т.В. Получение и использование для строительства активированных нефелиновых вяжущих. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. 1993.

135. Соловьева В.Я. Разработка экозащитных материалов для строительства с учетом природы твердения вяжущих систем. Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. 1996.