Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка процессов утилизации стеклобоя путем создания композиционных материалов

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Разработка процессов утилизации стеклобоя путем создания композиционных материалов"

На правах рукописи

БЕЛОКОПЫТОВА Анна Сергеевна

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ УТИЛИЗАЦИИ СТЕКЛОБОЯ ПУТЕМ СОЗДАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 03.00.16 — «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена на кафедре технологии неорганических веществ Пермского государственного технического университета.

Научный руководитель: доктор технических наук

Кетов Александр Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Рудакова Лариса Васильевна

кандидат технических наук Спиридонов Юрий Алексеевич

Ведущая организация: ФГУП Академия

коммунального хозяйства им. К. Д. Панфилова

Защита состоится декабря 2006 г. на заседании диссертационного совета Д 212.204.14 в РХТУ им. Д. И. Менделеева (125047 Москва, Миуссская пл., д. 9) в 10.00 6 крнф&ренц ~ ¿а.и*-

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-библиотечном центре РХТУ имени Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан гг ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат химических наук

учинина Н. Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Утилизация боя стекла является актуальной научно-технической задачей, успешное решение которой может принести существенный экономический и экологический эффект.

С точки зрения химического и физического строения стеклобой можно рассматривать как минеральный ресурс — аморфный силикатный материал антропогенного происхождения. Получение композиционных строительных материалов — пеностекла, легких бетонов из несортированного стеклобоя позволит решить следующие задачи: экономия природных ресурсов, снижение вредных выбросов при производстве стекла, снижение объемов накопления стеклобоя.

Представленная работа является обобщением результатов исследований, выполненных в рамках госбюджетных НИР, а также программы поддержки аспирантов администрации Пермской области.

Целью работы является разработка технологии утилизации стеклобоя с получением композиционных материалов на основе цементного вяжущего и теплоизоляционного материала - пеностекла.

Поставленная цель достигалась решением следующих основных задач:

• выявить оптимальные пути утилизации стеклобоя;

• выявить проблемы, возникающие при создании композиционных материалов на основе цементного вяжущего и стекла;

• исследовать процессы щелочно-силикатного взаимодействия при создании композиционных материалов на основе цемента и стекла;

• выявить пути подавления щелочно-силикатного взаимодействия;

• исследовать технологические особенности создания гранулированного материала из порошка стекла;

• разработать технологию переработки стеклобоя с получением композиционных материалов на основе цемента и продуктов переработки стеклобоя.

Научная новизна работы.

Исследованы особенности механизма взаимодействия между оксидом кремния стекла и щелочными гидроксидами цемента, приводящего к коррозии бетона, и впервые показано, что введение в состав бетона силикагеля в количестве 4% от массы цемента позволяет предотвратить коррозию.

Определены методы подготовки стеклобоя для использования его в качестве наполнителя в стеклобетоне й установлено, что средний размер частиц стеклобоя не должен превышать 1 мм.

Впервые доказано, что предварительная обработка стеклобоя раствором соляной кислоты позволяет получить на его основе стеклобетон повышенной прочности.

Сформулирован и обоснован новый способ получения гранулированного пеностекла, заключающийся в том, что вспенивание композиции происходит за счет взаимодействия угля с выделяющимися парами воды, образующейся при термическом разложении геля кремниевой кислоты, и образования оксидов углерода. При этом различие в плотности пеностекла, полученного из различных сортов стекла, составляет 5-10 %, что позволяет использовать в качестве сырья несортированный стеклобой.

Разработан способ и определены технологические параметры технологии гранулированного пеностекла, основанной на гранулировании исходной шихты с использованием в качестве связующего водного раствора силиката натрия. Способ защищен патентом на РФ на полезную модель № 46751.

Практическая ценность н реализация результатов работы.

На основании проведенных исследований предложена комплексная технология переработки стеклобоя с получением в виде товарного продукта востребованных высокоэффективных теплоизоляционных и конструкционных материалов.

На основании результатов исследований разработаны технические условия получения пеностекла «Изделия из пеностекла» ТУ 5914-001-73893595-2005.

На основании проведенных исследований осуществлено проектирование линии производства гранулированного пеностекла производительностью 10000 м3 в год, запуск линии осуществлен в 2005 г.

На защиту выносятся:

Результаты анализа способов переработки стеклобоя, позволяющие выбрать оптимальные методы его утилизации.

Результаты исследования процессов, протекающих в композиционных материалах полученных на основе стеклобоя.

Результаты исследования процессов формирования пеностекла в пиропла-стичном состоянии.

Технология переработки стеклобоя с получением гранулированного пеностекла.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях: Экология и научно-технический прогресс (г. Пермь, 2002, 2003), Экологическая безопасность Урала (г. Екатеринбург, 2002).

Публикации. По теме диссертации опубликовано одна монография, семь статей и шесть тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 220 страницах машинописного тексгаГсЬдержйт~37 рисунков и 36 таблиц. Работа состоит

из введения, пяти глав, выводов и списка использованных литературных источников, который включает 155 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко рассмотрено состояние проблемы утилизации стеклобоя, обоснована актуальность работы.

Первая глава содержит анализ процессов накопления стеклобоя, рассматривает вопросы его негативного воздействия на окружающую среду, проблемы, связанные с использованием стеклобоя в качестве наполнителя строительных материалов и сырья для получения пеностекла.

Показано, что, несмотря на увеличение доли перерабатываемого стеклобоя в развитых странах, сохраняется суммарная тенденция роста общих объемов накопления стеклобоя в окружающей среде в странах с различным уровнем развития. Это связано с тем обстоятельством, что в настоящее время практически отсутствуют надежные и производительные варианты переработки несортированного стеклобоя. Именно такой материал составляет основное количество неутилизируемого стекла, а его сортировка весьма затруднена с практической точки зрения.

Существующие методы утилизации стеклобоя можно сравнить с точки зрения существования ресурса, воздействия на окружающую среду и экономического эффекта от варианта утилизации стеклобоя. Для оценки технологий переработки стеклобоя были выбраны следующие критерии:

• Возможность использования любого несортированного стеклобоя;

• Соотношение между количеством утилизируемого стеклобоя и объёмом его образования;

• Затраты на замену используемого в технологии вещества на стеклобой;

• Спрос на производимый продукт;

• Свойства производимого продукта;

• Нанесение вреда окружающей среде.

Анализ способов переработки стеклобоя по данным критериям позволил заключить, что наиболее перспективным будет являться производство строительных материалов, а именно пеностекла и стеклобетона.

Однако, несмотря на очевидность такого решения, использование стеклобоя для этих целей вызывает определенные сложности.

При добавлении стекла в бетон в качестве заполнителя происходит взаимодействие между аморфным кремнеземом стекла и щелочами цемента. Известно, что все бетоны имеют капиллярно-пористую структуру, состоящую из трех основных компонентов: заполнителя; связующего вещества; пустот в виде пор и капилляров, заполненных воздухом, водой и водяным паром. При смешении портландцемента с водой происходит растворение содержащихся в нем щелочных оксидов ЫагО и КгО. Вследствие этого, раствор, содержащийся в пустотах бетона, становится сильнощелочным. Некоторые наполнители бетона склонны вступать в реакцию с данным раствором, особенно содержащие в

своем составе аморфный кремнезем. Данный процесс получил название реакции между щелочами цемента и кремнеземом наполнителя. В результате данной щелочно-кремниевой реакции образуется гелеобразное вещество, состоящее из силикатов щелочных металлов, при этом происходит увеличение объема заполнителя. Гель характеризуется значительной способностью к разбуханию. Он поглощает воду с последующим увеличением своего объема. Так как гель заключен в окружающий его цементный камень, то возникает внутреннее давление, которое приводит к возникновению трещин и разрушению цементного камня. Наиболее разрушительным для бетона является разбухание твердых зерен заполнителя. В связи с этим, использование стеклобоя в качестве наполнителя для бетонов представляет собой проблему, поскольку стекло содержит в своем составе аморфный кремнезем.

При переработке несортированного стеклобоя для получения теплоизоляционного материала пеностекла по традиционной технологии его качество получается невысоким. Это связано с тем, что применяемые в настоящее время методы получения пеностекла заключаются в варке специального стекла, его дроблении, получении шихты с добавками газообразующих компонентов и высокотемпературном обжиге. Вспенивание пеностекла вызвано выделением газов в области температур 740-840 °С. Схема реакции при образовании пеностекла по традиционной порошковой технологии может быть написана следующим образом:

- БОз + 2С -> - Б2" + СО + С02

Считается, что использование боя стекла вследствие неоднородности его химического состава создает существенные трудности для получения пеностекла со стабильными заданными свойствами.

На основании приведенного анализа можно сделать следующие выводы:

1) Утилизация несортированного боя стекла для получения теплоизоляционных и конструкционных строительных материалов является актуальной задачей.

2) Необходимо исследовать методы, способствующие снижению вероятности протекания щелочно-силикатной реакции, приводящей к недопустимому разрушению бетонов.

На основании обзора литературных данных были выбраны следующие способы подавления данного процесса: использование активной дисперсной гидравлической добавки, представляющей собой аморфный кремнезем; химическая модификация стекла, заключающаяся в удалении способных к выщелачиванию ионов с поверхности в процессе ионообменной модификации поверхности; помол стеклобоя до тонкодисперсного состояния.

3) Необходимо исследовать способы повышения качества пеностекла, получаемого на основе стеклобоя. _

Было предложено вводить в сырьевую смесь связанную воду в виде геля кремниевой кислоты. При термическом разложении геля кремниевой кислоты

выделяются пары воды, которые могут способствовать более интенсивному вспениванию за счет увеличения содержания газовой фазы, значительного снижения вязкости, поверхностного натяжения расплава и сдвига температуры максимального вспенивания в область более низких температур, что позволит снизить требования к составу сырьевого стекла.

Проведенный анализ литературных данных позволил спланировать исследования, необходимые для разработки методов утилизации несортированного стеклобоя с получением стеклобетона и пеностекла.

Во второй главе приведены методики экспериментов, описание установок и материалов, использованных при проведении экспериментов.

В третьей главе приводятся результаты исследования способов подготовки стеклобоя для использования его в качестве наполнителя для бетонов.

Для определения потенциальной реакционной способности стекла проводилось непосредственное определение степени расширения образцов во времени. Степень и скорость развития процессов взаимодействия, оцениваемые по предлагаемым в России методикам, учитывающим величину расширения, которая превышает через 6 месяцев твердения образцов во влажных условиях 0,05%, а через год - 0,1%, обычно свидетельствуют о деструктивных процессах, приводящих к разрушению. Стандарты США предполагают более жесткие нормативы по пределам расширения композитов в результате щелочно-кремниевого взаимодействия — не более 0,04% за один год при 38°С.

Подготовку образцов осуществляли по оптимизированному стандарту

АБТМ С 1293-0. Получали бруски размерами 25*25*250 мм, при соотношении вода/цемент = 0,75, соотношении цемент/наполнитель = 0,33. В качестве наполнителя использовали стеклобой следующего состава: листовое стекло -50%; бутылочное светлое стекло 25%, бутылочное темное стекло 25%. Средний размер частиц стекла изменяли от 0.04 до 4 мм. -В ряде случаев в композицию вводили добавки — высокодисперсное стекло (стеклобой с размером частиц менее

-Дисперсное стекло

- Аэросил

-Силикагель

Содержание добавки (% от массы цемента)

Рисунок 1. Влияние активных дисперсных добавок на расширение образцов стеклобетона.

0,01 мм), аэросил со средним размером частиц 0,05 мм и силикагел1гс0 средним размером частиц 0,05 мм.

Выявлено, что наиболее эффективным способом подавления щелочно-кремниевой реакции является введение в состав стеклобетона активной кремнеземной добавки в виде силикагеля, что позволяет снизить расширение стекло-бетона до уровня ниже критической величины даже при наличии в составе стеклобетона дополнительного количества щелочи (рис. 1).

По-видимому, это можно объяснить тем, что силикагель сорбирует на своей поверхности свободный гидроксид кальция и ионы щелочных металлов. При этом гель кремниевой кислоты, образующийся на развитой внутренней поверхности силикагеля, не проникает в поры цементного камня, и, таким образом, не вызывает расширения бетона.

Другим эффективным способом Предупреждения разрушения бетонов в результате протекания щелочно-кремниевой реакции является помол заполнителя до тонкодисперсного состояния. Выявлено, что максимальная величина расширения обнаружена у брусков, содержащих в качестве наполнителя стекло с размером частиц 1-4 мм (рис. 2). Через 1 неделю после начала эксперимента расширение составило более 0,2%, что в 5 раз превышает допустимую величину.

При использовании в качестве заполнителя стекла с меньшим размером частиц расширение брусков за 14 недель не превышает 0,02-0,04%. Полученный результат позволяет найти решение проблемы щелочно-кремниевого взаимодействия. В случае, когда стекло размолото достаточно тонко, риск разруше-

Другим возможным путем подавления щелочно-кремниевой реакции в стеклобетоне при

использовании в качестве заполнителя порошков стекла является химическая модификация заполнителя -обработка порошков стекла растворами кислот, которая будет способствовать

выщелачиванию ионов Ыа+ и К+ с поверхности частиц стекла.

Для проверки данного предположения было получено химически модифицированное стекло. Дисперсный порошок стекла перемешивали с 1М раствором соляной кислоты, нагревали до 60°С и выдерживали сутки при этой температуре, порошок отделяли декантацией. Далее химически модифицированное стекло использовали в~каче~стве" заполнителя при получении стеклобетона, и

ния стеклооетона значительно снижается.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 121314 Неделя

Рисунок 2. Влияние размера частиц наполнителя (мм) на расширение образцов стеклобетона.

определяли расширение образцов. Результаты эксперимента приведены на рис. 3.

Выявлено, что величина расширения не превышает рекомендованное по стандарту значение при использовании в качестве наполнителя Н-стекла с размером частиц не более 0,16 мм. При использовании более крупных фракций величина расширения брусков превышает допустимую уже через 72 часа. Как мы видели ранее, сходная зависимость наблюдалась и для обычных порошков стекла. Таким образом^ можно сделать вывод, что уменьшение щелочности заполнителя — менее эффективный способ

подавления щелочно-

кремниевой реакции, чем введение в состав стеклобе-тона добавок, способных связывать ионы щелочных металлов и гидроксид кальция, находящиеся в поровой жидкости цементного камня.

Однако при сравнении прочности образцов стекло-бетона было выявлено, что стеклобетон, полученный на основе химически модифицированного стекла, имеет более высокую прочность, чем стеклобетон, полученный на основе обычного стекла. Соответствующие результаты приведены на рис. 4.

Полученные результаты свидетельствуют о том; что на основе -химически модифицированного стеклобоя возможно получение бетонов достаточно высокой прочности (марка по прочности М500), которые могут быть использованы в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Рисунок 3. Зависимость расширения брусков от размера частиц Н-стекла (мм)

600 500

х

« 400 Р

I 300

я

I 200

г

I юо

а. С

О

Г т—

•

-стекло с цементом

- Н-стекло с цементом

0 1

234567891011121314 Неделя

Рисунок 4. Изменение прочности на сжатие образцов стеклобетона.

(Размер частиц заполнителя менее 0,04 мм).

Четвертая глава посвящена разработке оптимальных параметров технологии получения гранулированного пеностекла.

Пеностекло является одним из наиболее перспективных теплоизоляционных материалов. Особый интерес представляет пеностекло, изготовленное в виде гранул различного размера (от Н5 до 20+50 мм). Такой материал востребован как химически и термически стойкий засыпочный теплоизолятор, производство которого может быть автоматизировано, а себестоимость значительно снижена.

В литературе приводятся данные, свидетельствующие о возможности получения качественного пеностекла из стеклобоя. Характерной чертой приводимых технологий является введение в шихту веществ, способствующих гидролизу поверхности зерен стекла.

Известно, что при растворении в воде силикатных стекол с высоким содержанием 8Ю2 оксиды щелочных металлов переходят в раствор быстрее, чем Б Юг, вследствие чего на поверхности стекла образуется пленка геля кремниевой кислоты. Химический состав геля кремниевой кислоты можно выразить формулой п5Ю2*тН20. Он представляет собой неорганический полимер, содержащий на поверхности силанольные группы (-51-0-51-)-0-Н. Таким образом, при гидратации и гидролизе частиц стекла на их поверхности происходит появление гидроксидных групп.

Был сделан вывод, что присутствие в шихте для получения пеностекла геля кремниевой кислоты, содержащего химически связанную воду, создает более благоприятные условия для вспенивания.

На основании анализа литературных данных в работе выдвигается следующая гипотеза. Для улучшения качества пеностекла на основе стеклобоя нужно искусственно повысить содержание связанной воды в системе на стадии подготовки смеси, что может достигаться либо за счет гидратации и гидролиза мелкодисперсного порошка стекла, либо путем непосредственного внесения в систему водного раствора силиката натрия. При термическом разложении геля кремниевой кислоты выделяются пары воды, которые могут способствовать более интенсивному вспениванию за счет увеличения содержания газовой фазы, значительного снижения вязкости, поверхностного натяжения расплава и снижения температуры максимального вспенивания, что, очевидно, позволяет снизить требования к составу сырьевого стекла.

В работе проведен термодинамический анализ реакций между компонентами пенообразующей смеси, используемых для порошковой технологии пеностекла. и реакций, протекающих в смеси в случае отсутствия в исходном стекле сульфатной серы.

В качестве процессов газообразования, которые могут происходить в последнем случае, следует рассмотреть следующие:

С + Н,0 = С0 + Н, (1) С + 2НгО = СОт + 2Н-> (2)

С02 + С = 2СО (3) СО + Н20 = С02 + Н2 (4)

Выполненные термодинамические расчеты указывают, что реакции 1-3 могут протекать при температурах свыше 720 °С.

Таким образом, введение связанной воды в систему на стадии подготовки порошка позволяет не только значительно улучшить реологические свойства расплава в области температур вспенивания, получать пеностекло в виде гранул требуемого размера, но и избавиться от необходимости использовать для получения пеностекла специально сваренное серосодержащее стекло. Альтернативным окислителем в случае предлагаемой технологии будет являться водород химически связанной воды, которая может выделяться в широком интервале температур.

На основе изучения литературных данных и теоретических расчетов была предложена следующая технологическая схема получения гранулированного пеностекла, основные стадии которой включают: измельчение стекла до тонкодисперсного состояния, гранулирование смеси с использованием водного раствора силиката натрия, сушку полученных гранул, вспенивание гранул в печи.

В диссертации показано, что свойства получаемого пеностекла зависят, в том числе, и от размера сырцовых гранул, поэтому внимание следует уделить кинетике окатывания, т. е. зависимости скорости роста гранул от влажности смеси, времени окатывания и гранулометрического состава стекольного порошка.

Проведенные исследования позволили выбрать оптимальные технологические режимы. Установлено, что для достижения оптимальных характеристик сырцовых гранул (диаметром >15 мм, плотность р/ро > 1.3) необходимо проводить технологический процесс гранулирования в барабанном грануляторе. Средний размер частиц порошка « 20 мкм, время пребывания в грануляторе -30 мин, коэффициент заполнения — 0.2, влажность - 13,5 - 14,5%.

Полученные в результате описанных процессов сырцовые гранулы имеют достаточную прочность, они содержат в себе все необходимые компоненты для процесса вспенивания при пиропластичном состоянии стекла и достаточно удобны как для хранения, так и для проведения технологических операций.

Далее в работе рассматриваются законо-мерности газовыделения и формирования структуры гранул при термообработке.

Поскольку пеностекло является теплоизоляционным материалом, требуется добиваться получения гранул с минимальным значением коэффициента теплопроводности, что достигается при уменьшении их средней плотности. Прочность гранул в данном случае не является определяющим параметром, поскольку при эксплуатации материал не испытывает значительных нагрузок, и кроме того, прочность пеностекла в несколько раз больше прочности других теплоизоляционных материалов такой же теплопроводности или средней плотности.

Средняя плотность регулируется изменением температуры, продолжительности вспенивания и влажности пенообразующей смеси.

Для выбора оптимальной продолжительности процесса была изучена кинетика вспенивания гранул. Полученные данные приведены на рис. 5.

Как показывают

р, кг/м

результаты область

t, мин

Рисунок. 5. Зависимость средней плотности гранул пеностекла от температуры вспенивания и времени нахождения в печи при максимальной температуре вспенивания (влажность смеси -14 %).

эксперимента, минимальных значений плотности гранул лежит в интервале температур от 790 до 830 °С при продолжительности вспенивания 45 - 50 минут.

Также представляет интерес изучить влияние влажности исходной смеси на вспениваемость гранул. Результаты представлены на рисунке 6.

Как видно из рисунка 6, для всех смесей характерно наличие оптимального интервала температур вспенивания от 790 до 830 °С.

Пеностекло наименьшей плотности — 286 кг/м3 получено из смеси с влаго-содержанием 14,4%, вспененной при температуре 790 °С; наибольшей -461 кг/м получено для смеси с влагосодержанием 13,0%, вспененной при температуре 750 °С.

Кроме этого, следует заметить, что наибольшим колебаниям средней плотности в связи с изменением температуры вспенивания подвержены пеностеколь-ные смеси, содержащие в своем составе наименьшее количество жидкости.

Итак, присутствие связанной влаги в смеси позволяет улучшить условия протекания процесса вспенивания. Повышение парциального давления водяного пара или количества связанной воды в стекле

870

Т,иС

Рисунок 6. Зависимость средней плотности гранул пеностекла от температуры вспенивания при различной влажности смеси. (1„сп- 45 мин).

повышает термодинамическую вероятность протекания реакций газообразования при одновременном сдвиге начала реакций в область более низких значений температуры. Также снижается вязкость расплава, что приводит к улучшению структуры пеностекла.

Были проведены эксперименты по вспениванию пеностекла из стекла строго определённого сорта. Для исключения влияния всех факторов, кроме свойств сорта стекла, на процесс вспенивания, обазцы готовились параллельно из одних исходных компонентов, вспенивание проводилось в одинаковых условиях. Все образцы отличались только сортом исходного стекла: телевизионные трубки, оконное, бутылочное прозрачное, коричневое и зелёное. Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Плотность пеностекла из различных сортов стекла Вид стекла Плотность Плотность в % от плотно-

Прозрачное Коричневое Зеленое Трубки ТУ Оконное

пеностекла, кг/м

255 270 260 240 280

сти пеностекла из оконного стекла 91 96 93 86 100

Как видно из таблицы, плотность пеностекла, изготовленного из различных сортов стекла, различается на величину до 15%, что позволяет отказаться от дорогостоящей операции разделения стеклобоя по сортам. Тем не менее, если будет стоять задача получить пеностекло как можно меньшей плотности, следует использовать телевизионные трубки или бутылочное прозрачное стекло. Так как содержание стекла кинескопов в общей массе стеклобоя значительно меньше оконного и бутылочного стекла, уменьшение плотности пеностекла будет заключаться в увеличении доли прозрачного бутылочного стекла в исходном сырье. Но, в любом случае, 5-10%-ную разницу в плотности материала является малосущественной, следовательно, можно использовать любой несортированный стеклобой, что значительно сокращает затраты на подготовку сырья и позволяет использовать для получения пеностекла несортированный стеклобой.

В пятой главе описывается технологическая схема получения гранулированного пеностекла из стеклобоя, рассматриваются возможные области применения гранулированного пеностекла.

Технологический процесс можно разделить на следующие стадии: помол компонентов, их смешение, гранулирование, сушка гранул, температурная об-

работка сырцовых гранул, сортировка (Рисунок 7). Основные параметры технологии приведены в Таблице 2.

Таблица 2.

Основные технологические параметры

1 Сушильно-дробильный барабан 2 Дробилка 3,20 Элеватор 4.7.10.16.17 Бункер-накопитель 5.8,9,11,13 Дозатор 6 Мельница 12 Узел смешения 14 Смеситель 15 Окатыватель 18 Печь барабанная 19 Холодильник 21 Классификатор

Рисунок 7. Технологическая схема производства пеностеклянного гравия из стеклобоя

Операции Параметры Значения

Размол стеклобоя с! частиц, мкм Допустимое время хранения свежеразмо-лотого порошка, не более, ч <20 1

Смешение компонентов и гранулирование Влажность порошка, % Время окатывания, мин Коэффициент заполнения барабана Диаметр гранул, не менее, мм 13.5 -14.5 30 0.2 15

Сушка гранул Время сушки, мин Температура сушильного агента, °С Влажность-сушильного агента Влажность гранул после сушки 30 70 <60% 11-12%

Температура, °С 790-830

Прокаливание Время вспенивания, мин 45

Направление движения прямоток

Стеклобой, поступивший на предприятие, отделяется от мусора и подается в сушильный барабан (1), затем на дробилку (2). Далее стеклобой с помощью элеватора (3) подается в бункер-накопитель(4) из которого с помощью дозатора (5) подается в мельницу(б), где происходит его помол до размеров зерна менее 20 мкм. Затем молотый стеклобой с помощью элеватора (3)'подается в бункер-накопитель (7).

Уголь, поступающий на предприятие дозатором (9), загружается в бункер-накопитель (10). Раствор силиката натрия и вода в нужных соотношениях, дозируются со склада в емкость с мешалкой 12, где тщательно перемешиваются. В процессе производства, с помощью дозаторов (8, 11 и 13), молотый стеклобой, уголь и раствор силиката натрия непрерывно дозируются в смеситель непрерывного действия (14), после которого масса подается в окатыватель (15), готовые гранулы полуфабриката подаются на склад.

При производстве гранулированного пеностекла, гранулы полуфабриката загружаются в бункер-дозатор (16), откуда дозируются в барабанную печь (18) вместе с опудривателем, дозируемым из бункера-дозатора (17). На выходе печи, вспененные гранулы отделяются от опудривателя и охлаждаются в барабанном холодильнике(19), после чего рассеиваются по фракциям в классификаторе (21) и подаются на фасовку и упаковку. Отделенный в барабанном холодильнике опудриватель с помощью элеватора (20) возвращается обратно в бункер-дозатор опудривателя (17).

Рассчитаны затраты энергии на вспенивание материала исходя из материального баланса проходной печи и условия нагрева материала до температуры 900 °С. Суммарные энергетические затраты, соответствующие получению 1 м3 пеностекла плотностью 250 кг/м3 из 235 кг стеклобоя, составляют 263 кВт-ч, что на треть меньше, чем при производстве пеностекла по классической технологии, включающей предварительную варку стекла.

Для предлагаемого производства требуется только электрическая энергия. Все используемое сырье является доступным и не токсичными. Производственные стоки на предприятии отсутствуют. Единственным источником загрязнений является неорганическая пыль, имеющая 3-й класс опасности, очистка от которой осуществляется традиционными комбинированными способами - сухим и мокрым. Такая комбинация способов позволяет получить 99% очистку. Вся уловленная пыль возвращается обратно в производство.......-.....

Предлагаемая технология позволяет утилизировать 2000 тонн стеклобоя в год при мощности производства 10000 кубометров в год. Величина предотвращенного экологического ущерба окружающей природной среде в результате недопущения к размещению 2000 тонн отходов IV класса опасности"составит 0,59 млн.руб.

В результате проведённых исследований разработан бизнес-план производства гранулированного пеностекла мощностью 10 тысяч кубометров в год. Расчётная себестоимость 1м3 материала составляет 1800 руб. Капиталовложения на данное производство составляют 35 млн. руб. при сроке окупаемости 4,5 года.

Выводы

• Показано, что наиболее целесообразным способом утилизации стеклобоя является производство теплоизоляционных и композиционных строительных материалов — пеностекла, тяжелых и легких бетонов со стекольным наполнителем.

• Выявлено, что при использовании стекла в качестве наполнителя происходит реакция взаимодействия между щелочными гидроксидами, содержащимися в цементе и оксидом кремния стекла, приводящая к коррозии бетона.

• Показано, что наиболее эффективным способом подавления щелочно-кремниевой реакции является введение в состав стеклобетона активной кремнеземной добавки в виде силикагеля. Другим эффективным способом предупреждения разрушения бетонов в результате протекания щелочно-кремниевой реакции является помол заполнителя до тонкодисперсного состояния.

• Сформулирован и обоснован новый метод получения теплоизоляционного материала - гранулированного пеностекла с использованием в качестве сырья несортированного стеклобоя. Доказано, что в качестве реакции газовыделения при вспенивании пеносиликатной композиции возможно использование реакции окисления углерода химически связанной водой, введенной в систему на стадии подготовки порошка. Показано, что данный подход позволяет утилизировать традиционно неиспользуемый несортированный стеклобой.

• Предложен механизм реакций, протекающих при термообработке. Рассмотрены закономерности газовыделения и формирования структуры гранул. Выявлены особенности пенообразования, определены и обоснованы оптимальные режимы технологических процессов.

• Предложена технологическая схема процесса для получения гранулированного пеносиликатного материала из стеклобоя. На основании проведенных исследований осуществлено проектирование линии производства гранулированного пеностекла производительностью 10000 м3 в год, запуск линии осуществлен в 2005 г.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Россомагина А. С., Пузанов И. С., Кетов А. А. Химико-технологические основы производства пеностекла из стеклобоя. М.: Спутник+.-2003.- 64 с. .....................................

2. Кетова Г. Б., Пузанов А. И., Пузанов И. С., Россомагина А. С. Проблема вторичного использования стеклобоя и путей их решения // Про-

мышленная экология на рубеже веков. — Юбилейный сборник научных статей, Пермь, 2001.-С. 247-252.

3. Пузанов А.И., Россомагина A.C., Кетов A.A. Производство пеностекла из стеклобоя // Перспективы развития естественных наук в высшей школе: Сборник статей международной научной конференции,- Пермь: Пермский государственный университет, 2001,- С. 225-229.

4. Кетов A.A., Пузанов А.И., Пузанов И.С., Россомагина A.C., Сау-лин Д.В. Технология строительных материалов как перспективное направление технологии неорганических веществ // Проблемы и перспективы развития химических технологий на Западном Урале: Сборник научных трудов.- Пермь: Пермский государственный технический университет, 2001,- С. 84-89.

5. Кетов A.A., Пузанов А.И., Пузанов И.С., Россомагина A.C., Сау-лин Д.В. Особенности технологии стеклокристаллического пеноматериала // Молодежная наука Прикамья: Сборник научных трудов.- Вып. 1,- Пермь: Пермский государственный технический университет, 2001,- С. 92-98.

6. Кетов A.A., Кетова Г.Б., Пузанов А.И., Пузанов И.С., Россомагина A.C., Саулин Д.В. Стеклобой как сырье для получения теплоизоляционного материала // Экология и промышленность России.- 2002.- № 8.- С. 17-20.

7. Россомагина A.C., Пузанов И.С., Кетов A.A. Агрегация частиц стекла в процессе получения гранулированного пеностекла // Проблемы и перспективы развития химической промышленности на Западном Урале: Сборник научных трудов.- Пермь: Пермский государственный технический университет.- 2003.- Т.1.- С. 189-196.

8. Шепетева JT. С., Россомагина А. С. Применение гранулированного пеностекла в качестве теплоизоляционного слоя в дорожной одежде // Строй-комплекс плюс (приложение к журналу Стойкомплекс Среднего Урала). -2006. - №6. - С. 19-20.

9. Пузанов А.И., Россомагина A.C., Кетов A.A. Утилизация стеклобоя для получения пеностекла // Проблемы химии и экологии: Тезисы докл. областной конференции / Перм. гос. техн. университет. Пермь, 2000, С. 28-29.

10. Пузанов А.И., Россомагина A.C., Кетов A.A., Пузанов И.С., Саулин Д.В. Получение пеносиликатного строительного материала из стеклобоя // Проблемы химии и экологии. Тезисы докладов областной конференции молодых учёных и студентов. / ПГТУ. - Пермь, 2002. С. 14-15.

11. И. В. Бурдин, А. В. Колобов, А. И. Пузанов, А. С. Россомагина. Использование стеклобоя для производства вяжущих материалов. // Экологическая безопасность Урала.: Тезисы докл. научно-технической конференции. Екатеринбург, 2002.- С. 227.......................—........-....................

12. И. В. Бурдин, А. В. Колобов, А. И. Пузанов, А. С. Россомагина. Переработка стеклобоя термическими методами..// Экологическая безопасность Урала.: Тезисы докл. научно-технической конференции. Екатеринбург, 2002. — С. 238. ' ■--" -------

13. Россомагина А. С. Физико-химические и технологические особенности переработки стекла в теплоизоляционный материал. // Экология и научно-технический прогресс.: Тезисы докл. международной научно-практической конференции. Пермь, 2002 - С. 42-43.

14. Puzanov A.I., Rossomagina A.S., Ketov А.А. Utilization of glass cullet by obtaining foam structure silicate heat-insulating material. // Results of multidisciplinaiy and granduation projects collected materials. - Amsterdam, 2002. P. 64-67.

15. Патент РФ на полезную модель № 46751, МКИ С 03 С 11/00. Комплексная техно логическая линия производства пеносиликатных материалов / А.А. Кетов, И.С. Пузанов, М.П. Пьянков, Россомагина А.С., Д.В. Саулин. - За-явл. 14.02.2005. - 0публ.27.07 2005. Бюл.№ 21.

16. Решение о выдаче патента на изобретение РФ по заявке № 2005110360/03(012140), МКИ С 03 С 11/00. Способ получения гранулированного пеносиликата - пеносиликатного гравия / А.А. Кетов, И.С. Пузанов, С.И. Пузанов, М.П. Пьянков, Россомагина А.С., Д.В. Саулин. - Заявл. 11.04.2005.

17. Решение о выдаче патента на изобретение РФ по заявке № 2005116942/15(019314), МКИ С 03 С 11/00. Устройство для получения гранулированного пеносиликата / А.А. Кетов, И.С. Пузанов, С.И. Пузанов, М.П. Пьянков, Россомагина А.С., Д.В. Саулин. - Заявл. 03.06.2005.

Подписано в печать 16.11.2006. Бумага ВХИ. Формат 60X90/16. Набор компьютерный. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1,0. Заказ № 120к/2006.

Издательский дом "Пресстайм" Адрес: 614025, г. Пермь, ул. Героев Хасана, 105

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Белокопытова, Анна Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Стеклобой как источник силикатного сырья.

1.1.1 Объёмы образующегося стеклобоя.

1.1.2 Пути утилизации стеклобоя.

1.1.3 Химический состав стеклобоя.

1.1.4 Оценка технологий переработки стеклобоя.

1.2 Утилизация стеклобоя для получения бетонов.

1.2.1 Получение бетонов с использованием стеклобоя в качестве заполнителя

1.2.2 Механизм расширения бетона.

1.2.3 Способы подавления щелочно-силикатной реакции.

1.3 Утилизация стеклобоя для получения пеностекла.

1.3.1 Анализ традиционных способов получения пеностекла.

1.3.2 Закономерности формирования структуры пеностекла.

1.3.3 Влияние присутствия воды на процесс вспенивания.

1.4 Выводы по главе.

2 ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Методы исследования. Приборы и оборудование.

2.1.1 Разделение порошка на фракции.

2.1.2 Фотоседиментационный анализ.

2.1.3 Определение реакционной способности заполнителя.

2.1.4 Определение концентрации ионов Na+, К+, Са2+ в растворе.

2.1.5 Определение степени расширения бетона.

2.1.6 Нагрев композиции.

2.1.7 Определение насыпной плотности гранулированного пеностекла.

2.1.8 Определение теплопроводности.

2.1.9 Определение предела прочности при сжатии.

2.1.10 Определение паропроницаемости.

3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТЕКЛОБОЯ В КАЧЕСТВЕ ЗАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ БЕТОНОВ.

3.1 Основные материалы для получения стеклобетона.

3.2 Электронная микроскопия порошков стекла.

3.3 Влияние состава стеклобетона на его прочность.

3.4 Определение расширения образцов стеклобетона.

3.5 Сравнение способов подавления щелочно-кремниевой реакции.

3.5.1 Влияние гранулометрического состава стеклобоя на протекане щелочно-кремниевой реакции.'.

3.5.2 Влияние мелкодисперсных добавок на протекание щелочно-кремниевой реакции.

3.5.3 Подавление щелочно-кремнеземной реакции путем химической модификации заполнителя.

3.6 Выводы по главе.

4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТЕКЛОБОЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА.

4.1 Основные материалы для получения пеностекла.

4.2 Термодинамический анализ процессов, протекающих в пенообразующей смеси.

4.3 ИК-спектроскопия порошков стекла.

4.4 Дифференциально-термический анализ процесса вспенивания.

4.5 Изучение процесса гранулирования пенообразующей смеси.

4.5.1 Зависимость средней плотности вспененных гранул пеностекла от размера сырцовых гранул.

4.5.2 Параметры, определяющие свойства сырцовых гранул.

4.5.3 Выводы.!.

4.6 Превращения в силикатной композиции при нагревании.

4.6.1 Параметры, определяющие свойства пеностекла.

4.6.2 Особенности вспенивания гранул пеностекла.

4.6.3 Влияние различных сортов стекла на процесс вспенивания пеностекла

4.6.4 Свойства гранулированного пеностеклаа.

4.7 Выводы по главе.

5 ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ.

5.1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА

5.2 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТЕХНОЛОГИИ.

5.3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА.

5.4 Показатели влияния предприятия на состояние окружающей среды.

5.4.1 Экологичность выпускаемой продукции.

5.4.2 Влияние на водные ресурсы.

5.4.3 Влияние на воздушные ресурсы.

5.4.4 Влияние на материальные ресурсы и отходы производства.

5.5 Применение гранулированного пеностекла.

5.5.1 Утепление чердачных перекрытий.

5.5.2 Засыпной материал для стен.

5.5.3 Монолитная заливная стена.

5.5.4 Утепление и звукоизоляция перекрытий.

5.5.5 Теплоизоляция технологического оборудования.

5.5.6 Производство легких бетонов.

5.6 Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Разработка процессов утилизации стеклобоя путем создания композиционных материалов"

Утилизация боя стекла является актуальной научно-технической задачей, успешное решение которой может принести существенный экономический и экологический эффект,.

В твердых бытовых отходах на долю стеклобоя приходится около 5 масс. %. По оценочным данным, ежегодно только в Москве реализуется свыше 1.5 млрд. единиц алкогольной и безалкогольной продукции в стеклянной упаковке. Существующие же структуры не способны решить проблему даже в отношении стеклопосуды, так как принимают у населения лишь стандартные евробутылки емкостью 0.5 л и часто только темного цвета. В результате всего 10-15% бутылок попадает во вторичное использование.

По оценкам специалистов МГУП «Промотходы», общий объем ежегодно образующегося в Москве стеклобоя равен 160 тыс.т., а ежегодное количество стеклобоя в западноевропейских странах оценивается в десятки миллионов тонн. Если учесть, что в отличие от других компонентов твердых бытовых отходов стекло невозможно окислить или разложить, то следует признать, что количество стекла накопленного и продолжающего поступать в окружающую среду сопоставимо с природными геологическими ресурсами, используемыми человечеством.

Несмотря на то, что технология природных силикатных материалов ведет к значительным затратам материальных и энергетических ресурсов и неблагоприятному воздействию на окружающую среду как при добыче, так и при переработке полезных ископаемых, антропогенный источник силикатных материалов - стеклобой - используется в крайне ограниченных количествах.

С точки зрения химического и физического строения стеклобой можно рассматривать как минеральный ресурс - аморфный силикатный материал антропогенного происхождения. Причем по своим структурно-механическим свойствам стеклобой обладает высокой прочностью и может быть использован в качестве наполнителя в бетонных композиционных изделиях. Такое решение проблемы стеклобоя позволит не только получить новые конструкционные материалы, обладающие рядом ценных эксплуатационных свойств, но и минимизировать антропогенное воздействие стеклобоя на окружающую среду.

Целью работы является разработка технологии утилизации стеклобоя с получением композиционных материалов на основе цементного вяжущего и продуктов, полученных из стеклобоя.

Поставленная цель достигалась решением следующих основных задач:

• выявить оптимальные пути утилизации стеклобоя;

• выявить проблемы, возникающие при создании композиционных материалов на основе цементного вяжущего и стекла;

• исследовать процессы щелочно-силикатного взаимодействия при создании композиционных материалов на основе цемента и стекла;

• выявить пути подавления щелочно-силикатного взаимодействия;

• исследовать технологические особенности создания гранулированного материала из порошка стекла;

• разработать технологию переработки стеклобоя с получением композиционных материалов на основе цемента и продуктов переработки стеклобоя.

Научная новизна.

Исследованы особенности механизма взаимодействия между оксидом кремния стекла и щелочными гидроксидами цемента, приводящего к коррозии бетона, и впервые показано, что введение в состав бетона силикагеля в количестве 4% от массы цемента позволяет предотвратить коррозию.

Определены методы подготовки стеклобоя для использования его в качестве наполнителя в стеклобетоне и установлено, что средний размер частиц стеклобоя не должен превышать 1 мм.

Впервые доказано, что предварительная обработка стеклобоя раствором соляной кислоты позволяет получить на его основе стеклобетон повышенной прочности.

Сформулирован и обоснован новый способ получения гранулированного пеностекла, заключающийся в том, что вспенивание композиции происходит за счет взаимодействия угля с выделяющимися парами воды, образующейся при термическом разложении геля кремниевой кислоты, и образования оксидов углерода. При этом различие в плотности пеностекла, полученного из различных сортов стекла, составляет 5-10 %, что позволяет использовать в качестве сырья несортированный стеклобой.

Разработан способ и определены технологические параметры технологии гранулированного пеностекла, основанной на гранулировании исходной шихты с использованием в качестве связующего водного раствора силиката натрия. Способ защищен патентом на РФ на полезную модель № 46751

Практическая ценность и реализация результатов работы.

На основании проведенных исследований предложена комплексная технология переработки стеклобоя с получением в виде товарного продукта востребованных высокоэффективных теплоизоляционных и конструкционных материалов.

На основании результатов исследований разработаны технические условия получения пеностекла «Изделия из пеностекла» ТУ 5914-001-73893595-2005.

На основании проведенных исследований осуществлено проектирование линии производства гранулированного пеностекла производительностью 10000 м3 в год, запуск линии осуществлен в 2005 г.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на межвузовских, областных и региональных конференциях, в том числе на: областной конференции молодых учёных и студентов «Проблемы химии и экологии», г. Пермь, 2002г.; международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс», г. Пермь, 2002г.; межрегиональной конференции «Экологическая безопасность Урала», г. Екатеринбург, 2002; международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс», г. Пермь, 2003г. По теме диссертации опубликовано четырнадцать печатных работ.

1 Литературный обзор

Заключение Диссертация по теме "Экология", Белокопытова, Анна Сергеевна

5.6 Выводы

• Показано, что наиболее целесообразным способом утилизации стеклобоя является производство теплоизоляционных и композиционных строительных материалов - пеностекла, тяжелых и легких бетонов со стекольным наполнителем.

• Выявлено, что при использовании стекла в качестве наполнителя происходит реакция взаимодействия между щелочными гидроксидами, содержащимися в цементе и оксидом кремния стекла, приводящая к коррозии бетона.

• Показано, что наиболее эффективным способом подавления щелочно-кремниевой реакции является введение в состав стеклобетона активной кремнеземной добавки в виде силикагеля. Другим эффективным способом предупреждения разрушения бетонов в результате протекания щелочно-кремниевой реакции является помол заполнителя до тонкодисперсного состояния.

• Сформулирован и обоснован новый метод получения теплоизоляционного материала - гранулированного пеностекла с использованием в качестве сырья несортированного стеклобоя. Доказано, что в качестве реакции газовыделения при вспенивании пеносиликатной композиции возможно использование реакции окисления углерода химически связанной водой, введенной в систему на стадии подготовки порошка. Показано, что данный подход позволяет утилизировать традиционно неиспользуемый несортированный стеклобой.

• Предложен механизм реакций, протекающих при термообработке. Рассмотрены закономерности газовыделения и формирования структуры гранул. Выявлены особенности пенообразования, определены и обоснованы оптимальные режимы технологических процессов.

• Предложена технологическая схема процесса для получения гранулированного пеносиликатного материала из стеклобоя. На основании проведенных исследований осуществлено проектирование линии производства гранулированного пеностекла производительностью 10000 мЗ в год, запуск линии осуществлен в 2005 г.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Белокопытова, Анна Сергеевна, Москва

1. Cocking R. The challenge for glass recycling // Sustainable Waste Management-Proceedings of the International Symposium 9-11 September 2003, Dundee UK. P. 73-78.

2. Егоров К.И., Мамина H.A. Отходы стекла экология, информация, бизнес // Строительные материалы. - 1998. № 10. - С. 33.

3. Glusing А. К., Conradt R. Dissolution kinetics of impurities in recycled cullet // Recycling and Reuse of glass Cullet: Proceedings of International Symposium 19-20 March 2001, Dundee UK. P. 29-41.

4. Meyer C. Recycled glass from waste material to valuable resource // Recycling and Reuse of glass Cullet: Proceedings of International Symposium 19-20 March2001, Dundee UK. P. 1-10.

5. Технология стекла // Под ред. И.И. Китайгородского. М.: Изд-во лит. по строительству, 1967. 564 с.

6. Мелконян Р. Стеклобой: необходимо наращивать объёмы утилизации // Стекло мира. 1998. № 4. - С. 23-25.

7. Томин А.Н. Некоторые аспекты организации сбора и утилизации стеклобоя на Тираспольском стекольном заводе // Стекло мира. 2000. № 1. - С. 71.

8. Фрич Хайнрих, Пёртнер Дирк. Измельчение стеклобоя новый процесс, направленный на повышение качества возвратного стеклобоя // Стекло мира.2002. № 2. С. 52-54.

9. Pascoe R.D., Barley R.W., Child P.R. Autogenous grinding of glass cullet in a stirred mill // Recycling and Reuse of glass Cullet: Proceedings of International Symposium 19-20 March 2001, Dundee UK. P. 15-27.

10. Ketov A. A. Peculiar chemical and technological properties of glass cullet as the raw material for foamed insulation // Recycling and Reuse of Waste Materials: Proceedings of the International Symposium 9-11 September 2003, Dundee UK. P. 695-704.

11. Meland I., Dahl P.A. Recycling glass cullet as concrete aggregates, applicability and durability // Recycling and Reuse of glass Cullet: Proceedings of International Symposium 19-20 March 2001, Dundee UK. P. 167-177.

12. Byars E.A., Zhu H., Meyer C. Use of waste glass for construction products: legislative and technical issues // Recycling and Reuse of Waste Materials: Proceedings of the International Symposium 9-11 September 2003, Dundee UK. P. 827-838.

13. Dawe A., Ribbans E. An integrated approach to market development for glass cullet // Sustainable Waste Management: Proceedings of the International Symposium 9-11 September 2003, Dundee UK. P. 135-145.

14. Соломатов В.И., Ерофеев B.T. Структурообразование и свойства композитов на основе боя стекла // Изв. Вузов. Строительство. 2000. № 9. - С. 16-22.

15. Чупшев В.Б. Облегчённый силикатный кирпич на активированном керамзитовом песке: Автореферат дисс. . канд. техн. наук, Самара, 2002. 18 с.

16. Dyer T.D., Dhir R.K. Use of glass cullet as a cement component in concrete // Recycling and Reuse of glass Cullet: Proceedings of International Symposium 19-20 March 2001, Dundee UK. P. 157-166.

17. Dhir R.K., Dyer T.D., Tang M.C. Expansion due to alkali-silica reaction (ASR) of glass cullet used in concrete // Recycling and Reuse of Waste Materials: Proceedings of the International Symposium 9-11 September 2003, Dundee UK. P. 751-761.

18. Зайцева Е.И. Поризованный теплоизоляционный материал на основе стеклобоя: Автореферат дисс. . канд. техн. наук, М., 1998. 22 с.

19. Румянцев Б.М., Зайцева Е.И. Получение теплоизоляционных материалов из стеклобоя // Изв. вузов. Строительство. 2002. № 8. - С. 24-27.

20. Зайцева Е.И., Черников Д.А. Пенобетон на основе стеклобоя решение проблемы утилизации техногенного отхода // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2000. № 9. - С. 10-11.

21. Jones T.R., Pascoe R.D., Hegarty P.D. A novel ceramic (casamic) made from unwashed glass of mixed colour // Recycling and Reuse of Waste Materials: Proceedings of the International Symposium 9-11 September 2003, Dundee UK. P. 577-585.

22. Барановский И.В. Использование отходов стекла в производств облицовочных материалов. // Новые материалы на основе стекла для строительства: Сб. науч. тр. / Гос. НИИ стекла. М.: ГИС, 1989. - С. 77-80.

23. Быков А.С. Стеклокремнезит. Технология и применение в строительстве. -М.: Стройиздат, 1994. 253 с.

24. Орлова JI.A., Спиридонов Ю.А. Строительные стеклокристаллические материалы // Строительные материалы. 2000. № 6. - С. 17-20.

25. Engler R. Die Herstellung von Leichtbaustoffen aus Recyclingmaterialien // PdN-Ch. 1998. № 1/47. - P. 11-15.

26. Wihsmann F.G., Forkel K., Ploska U. Glass-forming Silicate Minerals and their Derived Chemical Compositions // Chemie der Erde. 1996. № 54. - P. 414-420.

27. Алексеева T.M., Колосова M.M. Стеклокристаллический материал на основе отходов промышленности и минерального сырья. // Новые материалы на основе стекла для строительства: Сб. науч. тр. / Гос. НИИ стекла. М.: ГИС, 1989. - С. 85-86.

28. Павлова Н.А., Павлов И.В., Павлов В.Ф. и др. Стабилизация состава техногенного сырья с целью получения пеносиликата // Строительные материалы. 2001. - № 6. С. 14-15.

29. Siikamaki L.A.R. End-of-life cathode ray tube glass as a raw material for hollow ware glass products // Recycling and Reuse of Waste Materials: Proceedings of the International Symposium 9-11 September 2003, Dundee UK. P. 743-751.

30. Doring E. Recycling of post consumer special glass, present situation and possibilities // Recycling and Reuse of Waste Materials: Proceedings of the International Symposium 9-11 September 2003, Dundee UK. P. 791-800.

31. Бутт Ю.М., Дудеров Г.Н., Матвеев M.A. Общая технология силикатов. М.: Государственное изд-во лит. по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1962. - 463 с.

32. Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник. Вып. 3. Тройные системы. Л.: Наука, 1972. - 448 с.

33. Bewertung der Umweltwirkungen nach der ABC-Methode // Handbuch Umweltcontrolling, Munchen. 2000. - P. 227-239.

34. Bell F.G. How Aggregates affect Concrete Quality. Влияние заполнителей на качество бетона. //Civ. Eng. (Gr.Brit.). -1977. -July-Aug. -pp. 39,41,43.

35. Ludwig Udo. Einflusse auf die Alcali-Zuschlag-Reaction. О реакции между заполнителями и щелочами цемента. //Cem. and Concr. Res. -1976. -№6. -pp.765772.

36. Iiama Tosimiti. Structural changes of concrete when alkali-aggregate reaction. Структурные изменения бетона при взаимодействии реакционноспособных заполнителей со щелочами. //Конкурито когаку = Concr.J. -1988. -№7. -С.50-60.

37. Kobayashi Kazusuke, Shiraki Ryoji, Kawai Kenii, Seno Yasuhiro. Gradient of alkali concentration in concrete. Градиент концентрации щелочи в бетонном элементе. //Сэйсан кэнкю = Mon.J.Inst.Ind.Sci.Univ. Tokyo. -1988. -№6. -С.301-304.

38. Nakano K. The mechanism and features of alkali-aggregate reactions. Механизм и особенности взаимодействия реакционноспособных заполнителей со щелочами. //Конкурито когаку = Concr. J. -1986. -№11. -pp. 17-22.

39. Glasser F.P., Marr J. II Legame Potenziale degli Alcali dei Cementi Portland Ordinari e dei Cementi di Miscela. Способность портландцемента и пуццолановых цементов к связыванию щелочей. //Cemento. -1985. -№2. -pp.8594.

40. Staassinopoulos Е. N., Odler I. Uber die Migration von Alkalien und S03 in Zementpasten und Mortelr. О миграции щелочей и S03 в цементных пастах и растворах. //TIZ-Fachber.Rohst.-Eng. -1982. -№5. -рр.327-328,330.

41. Glasser F.P., Marr J. II Legame Potenziale degli Alcali dei Cementi Portland Ordinari e dei Cementi di Miscela. Способность портландцемента и пуццолановых цементов к связыванию щелочей. //Cemento. -1985. ~№2. -pp.8594.

42. Baker A.F., Poole A.B. Cement Hydrate Development at Opal-Cement Interfaces and Alkali-silica Reactivity. Гидратация цемента на границе с опаловым заполнителем и взаимодействие щелочей с кремнеземом. //Quart. J. Eng. Geol. -1980. -№4. -pp.249-254.

43. Stanton Т.Е. Trans. Am. Soc. Civ. Eng., 107, 54, 1942.

44. Kelly T.M., Schuman L, Hornibrook B. ACI Journ, 1948, № 1.

45. Pike R.G., Hubbard D., Insley H. ACI Journ., 1955 v. 27, № 1.

46. Москвин B.M., Рояк Г.С. Известия Академии строит, и архит. СССР, 1961, №4.

47. Swenson E.G., Gillott I.E., Bulletin, 275, Highway Reslarch Board

48. Z.P. Bazant, G. Zi and C. Meyer, "Fracture Mechanics of ASR in Concretes with Waste Glass Particles of Different Sizes", Journal of Engineering Mechanics, ASCE, March 2000.

49. W. Jin, C. Meyer and S. Baxter, "Glascrete Concrete with Glass Aggregate", ACI Materials Journal, March-April 2000.

50. С. Meyer, "Recycled Glass From Waste Material to Valuable Resource", Recycling and Reuse of Glass Cullet, R.K. Dhir et al, eds., Thomas Telford, London, 2001.

51. A Mathematical Model for the Pessimum Size Effect of ASR in Concrete A. Suwitoa, W. Jinb, Y. Xia, C. Meyerc a Dept. of Civil, Environmental, and Architectural Engineering, University of Colorado, Boulder, Colorado.

52. Yunping Xi, Yue Li, Zhaohui Xie, and Jae S. Lee. Utilization of solid wastes (waste glass

53. And rubber particles) as aggregates in concrete. University of Colorado, Boulder, CO 80309, USA.63 . McCoy, Caldwell A.G., ACI Journ., May, 1951, v. 47.

54. Pike R.G., Hubbard D., Newman E.S. Highway Res. Board Bull, 1960, № 275.

55. Buttler Frank G, Newman John B. PFA and the Alcali-Silica Reaction. Влияние золы-уноса на взаимодействие кремнезема заполнителей со щелочами цемента. //Consult. Eng. (Gr.Brit.). -1980. -№11. -pp.57, 59-62.

56. Китайгородский И. И, Кешишян Т. Н. Пеностекло. М, 1953.

57. Орлов Д. С. Теплоизоляционные материалы на основе стекла. //Стройка, № 22, 2000.

58. Коломиец Н. Е. Получение пористого материала из расплава стекла. //Стекло и керамика, № 1, 1981.

59. Житомирская Э. 3, Артамонова Н. В. Пеностекло технического назначения, его свойства и формирование. Труды/ГИС, 1963, № 4. Стекло.

60. Демидович Б. К. Производство и применение пеностекла. М., 1972.

61. Крупа А. А. Физико-химические основы получения пористых материалов. М., 1978.

62. Шустер P. JI. О некоторых факторах, влияющих на процесс получения пеностекла. Автореферат канд. дисс. Алма-Ата, 1954.

63. А.с. СССР № 1056894. МКИ С 03 С 11/00. Способ получения пеностекла. Кальман Тот, иозеф Матрай, Лайош Тарьяни, Бела Тот. Опубл. 23.11.83. Бюл. №43.

64. А.с. СССР №1089069. МКИ С 03 С 11/00. Шихта для получения пеностекла. Э.Р. Саакян. Опубл. 30.04.84. Бюл. № 16.

65. А.с. СССР №1033465. МКИ С 03 С 11/00. Способ получения гранулированного пеностекла. Б.К. Демидович, Е.С. Новиков, С.С. Иодо, В.А. Петрович. Опубл. 07.08.83. Бюл. № 29.

66. Китайгородский И. И., Кешишян Т. Н. Пеностекло. М., 1953.

67. Зайцева Е. А. О некоторых направлениях утилизации стеклобоя в промышленности строительных материалов // Стройка, №4, 2000.

68. Зайцева Е. И. Отечественный и зарубежный опыт использования стеклобоя при производстве строительных материалов // Стройка, №6, 2002.

69. Кетова Г. Б. Проблема вторичного использования стеклобоя и пути ее решения. //Промышленная экология на рубеже веков. Пермь, 2001.

70. Производство стеклоизделий на основе боя. //Стекло и керамика, №1, 1992.

71. Демидович Б. К. Пеностекло. Минск: Наука и техника, 1975.

72. Ованесова И. Э. Исследование в области получения пеностекла из горных пород Армении. Автореферат канд. дисс. Минск, 1971.

73. Технология стекла / И. И. Китайгородский, Н. Н. Качалов и др. М., Госстройиздат, 1951.

74. Зайцева Е. А. О некоторых направлениях утилизации стеклобоя в промышленности строительных материалов // Стройка, №4, 2000.

75. А.с. СССР №1033465. МКИ С 03 С 11/00. Способ получения гранулированного пеностекла. Б.К. Демидович, Е.С. Новиков, С.С. Иодо, В.А. Петрович. Опубл. 07.08.83. Бюл. № 29.

76. А.с. СССР № 1056894. МКИ С 03 С 11/00. Способ получения пеностекла. Кальман Тот, Иозеф Матрай, Лайош Тарьяни, Бела Тот. Опубл. 23.11.83. Бюл. №43.

77. А.с. СССР №1089069. МКИ С 03 С 11/00. Шихта для получения пеностекла. Э.Р. Саакян. Опубл. 30.04.84. Бюл. № 16.

78. А.с. СССР №1654279. МКИ С 03 С 11/00. Способ получения декоративно-облицовочных плит. А.А. Григорян, Г.С. Мелконян, Ю.Г. Игитханян. Опубл. 07.06.91. Бюл. №21.

79. А.с. СССР №1359259. МКИ С 03 С 11/00. Пеностекло и способ его получения. Э.Р. Саакян. Опубл. 15.12.87.

80. А.с. СССР №1073199. МКИ С 03 С 11/00. Смесь для изготовления пеностекла. Э.Р. Саакян, Н.В. Месропян, А.С. Даниелян. Опубл. 15.02.84. Бюл. №6.

81. А.с. СССР №1265161. МКИ С 03 С 11/00. Состав для получения пористых гранул. Э.Р. Саакян, М.Г. Бадалян, , А.С. Даниелян, Н.В.Месропян. Опубл. 23.10.86. Бюл. №39.

82. А.с. СССР №1318565. МКИ С 03 С 11/00. Сырьевая смесь для гранулированного пеностекла. А.Н. Сипливый, Г.Н. Пименов. Опубл. 23.06.87. Бюл. №23.

83. А.с. СССР №1470692. МКИ С 03 С 11/00. Состав для получения пористых гранул. Э.Р. Саакян, Г.Г. Бабаян, С.А. Даштоян, Э.А. Госинян, Р.Н. Язычян,, Л.Э. Казарян. Опубл. 07.04.89. Бюл. № 13.

84. А.с. СССР №1571014. МКИ С 03 С 11/00. Способ получения пенотуфа. А.А. Григорян, Г.С. Мелконян, А.А. Саркисян, А.С. Григорян. Опубл. 15.06.90. Бюл. №22.

85. А.с. СССР №1640129. МКИ С 03 С 11/00. Способ получения пористых гранул. А.А. Григорян, Г.С. Мелконян, А.А. Саркисян. Опубл. 07.04.91. № 13.

86. А.с. СССР №1805109. МКИ С 03 С 11/00. Способ получения гранулированного ячеистого материала. Э.Р. Саакян, Г.Г. Бабаян, в.Г. Михаэлян, Р.Н. Язычян,, P.P. Саакян. Опубл. 30.03.93. Бюл. № 12

87. Китайгородский И. И., Кешишян Т. Н. Пеностекло. М., 1953.101 42. Демидович Б. К. Производство и применение пеностекла. М., 1972.

88. Демидович Б. К. Пеностекло. Минск: Наука и техника, 1975.

89. Лотов В. А. Контроль процесса формирования структуры пористых материалов. //Строительные материалы, №9, 2000.

90. Лотов В. А. Кривенкова Е. В. Кинетика процесса формирования пористой структуры пеностекла. //Стекло и керамика, №3, 2002.

91. Китайгородский И. И., Ширкевич Т. Л. ДАН СССР, №6, 1965.

92. Пеностекло //Строительные материалы и технологии, № 13, 2002.

93. Справочник по производству стекла. М., 1963, т. 1.

94. Справочник по производству стекла. М., 1963. Т. 2.

95. Технология стекла. М., 1967.

96. Воларович М. П. Явий И. Н. //Коллоидный журнал, №5, 1963.

97. Корчемкин Л. И. «Записки Всесоюзного минералогического общества», 1945, 74, №4, 299-304.

98. Безбородов М. А. Химическая устойчивость силикатных стекол. Минск, 1972.

99. Безбородов М. А. Синтез и строение силикатных стекол. Минск, 1968.

100. Безбородов М. А. Сб. научных работ НИИСМ БССР. Минск, №4, 1955.

101. Климанова Е. А. Жидкое стекло в строительстве. М., 1959.

102. Журавлев В.Ф.; Химия вяжущих веществ. Л.,Химия,1951.

103. Корнеев В. Ш. Производство и применение растворимого стекла. М., 1991.

104. Кайгородский И. И, Бутт Л. М. Производство строительных материалов, М, 1940г, N 3.

105. Григорьев П. Н., Матвеев М. А. Растворимое стекло. М.: Промстройиздат, 1956.

106. Капранов В.В.; Твердение вяжущих веществ и изделий на их основе. Л,Химия,1976.

107. Бутт Ю.М.; Химическая технология вяжущих материалов. М., Химия, 1980.

108. Айлер Р. К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов. М.: Госстройиздат, 1959.

109. Аппен А. А. Химия стекла. Л.: Химия. Ленингр. Отд., 1970.

110. Либау Ф. Структурная химия силикатов. М.: Мир, 1988.

111. Никитин В. А., Сидоров А. Н. Адсорбция Н20 и D20 на микропористом стекле.//Журнал физической химии, т. XXX, вып. 1, 1956.

112. Жданова С. П. К вопросу о роли поверхностных гидроксильных групп пористого стекла в адсорбции воды. .//Журнал физической химии, т. XXXII, вып. 3, 1958.

113. Сканирующий фотоседиментограф СФ-2. Паспорт.

114. Электропечь высокотемпературная камерная ПКО 1,2-100. Паспорт.

115. Измеритель теплопроводности ИТП-МГ4. Инструкция по эксплуатации.

116. ГОСТ 17177-71. Материалы строительные теплоизоляционные. Введ. 31.08.71.-М.: Изд-во стандартов, 1971. УДК 662.998.3.001.4. Группа Ж19.

117. ГОСТ 25898-83. Материалы и изделия строительные. Методы определения сопротивления паропроницанию. Введ. 01.01.84. М.: Изд-во стандартов, 1983. УДК 691.001.4:006.354. Группа Ж19.

118. ГОСТ 12852.5-77. Бетон ячеистый. Метод определения коэффициента паропроницаемости. Введ. 01.07.78. -М.: Изд-во стандартов, 1978. УДК 666.973.6:539.217:006.354. Группа Ж19.

119. Введение в теорию вероятностей и математическую статистику. М.: Высшая школа, 1966.

120. Бужевич Г.А. Технология легких бетонов на пористых заполнителях. М., Госстройиздат, 1960.

121. Технология легких бетонов. М., 1972

122. Шарагов В. А. Химическое взаимодействие поверхности стекла с газами. М., 1988.

123. Шустер Р. Л., Полякова Т. П. В сб. «Труды института строительства и стройматериалов АН КазССР», вып.2, 1959.

124. Beyesdorfer P. Glasshuttenkunde. Leipzig, 1964.

125. Shill F. "Veda a vyzkum v promyslu sklarskem", #7, 1961.

126. Бабушкин В. И. Термодинамика силикатов. М., 1965.

127. Мчедлов-Петросян О. П. В сб. «Современные методы исследования силикатов и строительных материалов». М., 1960.

128. Темкин М. И., Шварцман Л. А. «Успехи химии», вып. 2, 1948.

129. Никитин В. А., Сидоров А. Н. Адсорбция Н20 и D20 на микропористом стекле.//Журнал физической химии, т. XXX, вып. 1, 1956.

130. Капранов В.В.; Твердение вяжущих веществ и изделий на их основе. Л,Химия,1976.

131. Жуков А. В. Пористые материалы и заполнители для легких бетонов. Киев, 1958.

132. Кайгородский И. И. Пеностекло, ДАН СССР, т. XXVI, N 7,1990.

133. Кишмерер И. С. Теплоизоляция в промышленности и строительстве, М, Госстройиздат, 1965.

134. Siikamaki R, Hupa L. Utilization of EOL CRT-glass as glaze raw material // Recycling and Reuse of glass Cullet: Proceedings of International Symposium 19-20 March 2001, Dundee UK. P. 135-145.

135. Abdrakhmanova K. Use of glass breakage in cellular concrete production // Recycling and Reuse of glass Cullet: Proceedings of International Symposium 19-20 March 2001, Dundee UK. P. 221-228.

136. Шалимо З.Н, Молочко А.П, Раков И.Л. Синтез и исследование свойств свинцово-силикатных стёкол для герметизации. // Стекло, ситаллы и силикаты: Сб. науч. тр. Минск: Высшая школа, 1985. - С. 14-17.153 Промышленная экология

137. Бужевич Г.А. Технология легких бетонов на пористых заполнителях. М, Госстройиздат, 1960.

138. Технология легких бетонов. М, 19721. УТВЕРЖДАЮ»

139. АКТ О ВНЕДРЕНИИ результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Белокопытовой Анны Сергеевны

140. Вид внедрения: технические решения, полученные в ходе выполнения кандидатской диссертации приняты как исходные данные к проектированию оборудования и технологической схемы переработки стеклобоя.

141. Технический уровень соответствует требованиям, предъявляемым к техническим заданиям для проектирования.

142. Эффект от внедрения: полученные данные позволяют проектировать производство утилизации стеклобоя и получения теплоизоляционного материала по ТУ 5914-001-73893595-2005 «Пеностекло и изделия из него».

143. Главный инженер ЗАО «Пеноситал»1. Кушаев Р.Х.

144. Закрытое акционерное общество «Пермское производство пеносиликатов»1. ОКП 59 14701. СОГЛАСОВАНО

145. Начальник инспекции Госу;щрсщс1111010гроительного Й области•Дьячков2005г,1. ОКС 91.100.601. УТВЕРЖДАЮ1. Генеральный директор

146. ЗАО «Пермское производствопеносиликатов»^.■^ЙУ^А.В Конев.2005г,

147. Ц lift' im'illll И п м 1 HIM5 1'• \

148. Технические условия ТУ 5914-001-73893595-20051. Дата введения

149. Руководитель Территориального управления Федеральной бы по надзору в сфере потребителей и человека по 4 ^ ти1. А.С. Сбоев1. РАЗРАБОТАНО1. Главный инж^ёр

150. ЗАО<<Пермс|<оепроизводство