Ресурсосберегающие технологии строительной керамики

Классификация отходов в стекольном производстве

Ресурсосберегающие технологии в производстве стекла

Шлако-щелочное вяжущее

Это гранулированный шлак и отходы содового производства или жидкое стекло. Шлак измельчают до удельной поверхности 3 000…3 500 см²/г, а активизаторы вводят вместе с водой затворения в виде 15 % - ного раствора.

Прочность 20…25 % МПа, повышенная прочность при растяжении.

ТВО способна увеличить прочностные показатели до 35…60 МПа. Отсутствие Са(ОН)₂ приводит к повышению коррозионной стойкости изделий.

Эти вяжущие и изделия на их основе практически не требуют энергозатрат, что увеличивает уровень производства, снижается загрязнение ОС и сохраняются природные ресурсы. На этих вяжущих можно получить все виды бетонов от тяжелых до легких. Но целесообразнее всего применять в гидравлическом строительстве.

Рост мощности производства стекла и стекловолокна связан с большими:

ü Энергозатратами,

ü Расходами сырьевых материалов,

ü Проблемами промышленной экологии, а именно:

1. очистка отходящих газов;

2. создание малоотходных технологий;

3. вовлечение отходов в производство;

4. уменьшение теплового воздействия на биосферу.

Решение этих проблем в усовершенствовании технологического процесса.

Производство изделий из стекла связано с большим количеством отходов и выбросов, которые можно классифицировать по физико-механическому состоянию:

1. твердые – стеклобой; сырые материалы, образующиеся при подготовке шихты в виде пыли; порошковые отходы цеховой обработки тарной посуды.

2. водные растворы, суспензии, шламы – растворы кислот, щелочей, жиров; водные суспензии с пылью шихты; сливы от установок травления и химической полировки; сливы замасливают в производстве стекловолокна.

3. газообразные отходы – газы стекловаренных печей, содержащие оксиды азота, серы, углерода; соединения свинца, бора, фтора, фосфора; дымовые газы сушильных цехов при подготовке шихты; газы со стадии закалки и охлаждения стекла.

4. в виде неводных растворов – органические растворители, отработанные масла.

5. особо токсичные растворы и выбросы – отработанные полировочные растворы из смеси плавиковых и серных кислот.

Из всей массы отходов наибольшее применение нашли:

Стеклобой;

Дымовые газы стекловаренных печей, теплота которых используется как источник энергии.

Стеклобой традиционно используется как добавка шихты, но в количестве не > 30 % (обратный стеклобой). Он образуется на промышленных предприятиях отрасли в среднем по 500 тыс т/год. Это составляет 21 % сваренной стекломассы, практически полностью используется как технологическая добавка для товарного стекла.

1 тонна стеклобоя позволяет экономить 0,5…1,15 тонн минерального сырья, в том числе 150 кг Na₂CO₃; 40…50 кг Na₂SO₄; до 50 % чистой воды. 1 тонна стеклобоя экономит 138 л нефти. В настоящее время проявляются тенденции в использовании повышенного количества стеклобоя (50 % и более).

Стеклобой получается:

ü при остановке стекловаренных печей на ремонт стеклянную массу выпускают в течении нескольких часов по лотку в приемную воронку гранулятора + туда же подается холодная вода. В результате образуется стекольный гранулят, размером 5…20 мм. Такой гранулят удобен при хранении, погрузке, транспортировке (меньше пыления). Гранулята образуется 180…1 400 тонн в зависимости от различий стекловаренных печей.

ü Отработанные тарные изделия, некондиционная тара пропускается через водоохладительные валки, вращающиеся в противоположные стороны, имеющие между зазор и скатываются в ленту, после этого лента попадает на конвейер с холодной водой, охлаждается и направляется в установку для термоудара, который разрушает ленту. Размер получения гранул определяет размер зазора между валками, затем гранулят скребковым конвейером обратно подается в бункер над стекловаренной печью.

Ежегодно бытового стеклобоя образуется более млн тонн. Однако, использование его в нашей стране затруднено из-за неоднородности химического состава и наличия постоянных примесей. Однако, внедрение его в стекольное производство по данным НИИ «Хрусталь» возможно с очень большим экономическим эффектом:

ü Внедрение 10 % стеклобоя позволяет снизить температуру образования силикатов и стекла на 10⁰С,

ü Внедрение 40 % стеклобоя – на 30⁰С,

ü Содержание остатков кварца снижается в 2 раза,

ü Уменьшается пыление шихты при варке и транспортировке,

ü Ухудшаются спектральные характеристики тарных стекол, то есть повышается процент пропускания света на 8 %.

НПО «Стекло» г. Москва разработало новый декоративный материал на основе бытового стеклобоя и назвало его «стеклокерамит» (состав: стеклобой, кварцевый песок, глина). R_сж=150 МПа, R_изг=25…30 МПа, ВП=1,5 %.

Стеклокремнезит – декоративный плиточный материал, получаемый на основе всех видов стеклобоя, кремнеземистых отходов промышленности, отходов горнорудной промышленности:

Цветной стеклобой

Трехслойный плиточный материал

		Кремнеземистые отходы (20..30% + стеклобой 70..80%)

Вскрышные отходы

Смесь подвергается обработке в бункерных печах, где происходит спекание гранул, их кристаллизация и обжиг изделий. После ТО плиты обрезают по заданным размерам. Лицевую поверхность полируют, а характер узора получается под природный камень (яшма, топаз). Их характеристики R_сж=30 МПа, R_изг=25 МПа, ВП=1 %, F > 150 циклов, r= 2 200 кг/м³.

Производство керамических изделий требует большого расхода тепла. На производство глиняного кирпича и камней уходит около 10 5 всех топливных ресурсов, использующихся в промышленности строительной материалов. Заслуживает внимание производство стеновой керамики из сырья, позволяющее по сравнению с традиционными видами обходиться с меньшими затратами топлива на выпуск той же номенклатуры. К такому сырью относятся отходы гравитационного и флотационного обогащения углей (углеотходы). УО представляют собой породу темно-серого цвета, состоящую из остатков углерода (до 10 %); глинистых минералов (каолинит); силикатов; алюминатов; ферритов кальция; примесей SiO₂; оксидов кальция и магния. Отходы угля могут быть подразделены:

1. от способов получения: а) твердые, б) жидкие;

2. по гранулометрическому составу: а) мелкодисперсные (фракция < 0,14 мм), б) грубозернистые (фракция 0,14…2 мм).

Мелкодисперсные отходы улучшают формовочные свойства массы, активизируют участки во всех физико-химических процессах, протекающих при обжиге, обеспечивающих образование цементной связки.

Грубозернистые создают жесткий каркас, то есть регулируют воздушную и огневую усадку, способствуют уменьшению формовочной влажности сырца до 4…6 %, но мало вовлекаются в физико-химические процессы обжига. Кроме этого УО имеют полидисперсный состав, причем мелкодисперсная фракция будет улучшать формовочные свойства керамической массы, а грубозернистая уменьшать воздушную и огневую усадку, то есть улучшать сушку изделий, в результате чего уменьшится процент брака.

Но в УО имеются примеси, приносящие вред: CaCO₃, MgCO₃, которые разлагаются в процессе обжига с выделением СО₂ (разрешены фракции до 2 мм), фракции > 2 мм вообще не дополняются. Ограниченно их соединение до 1 %. Соединение серы ограничивается до 0,5 %.

Ежегодно отходы углеобогащения составляют 130 тыс тонн. Проблемы эффективного использования УО решается двумя способами:

1. использование УО в качестве топливосодержащей и отощающей добавки (50…55 %);

2. примеси УО в качестве основного сырья для производства керамических изделий.

В первом случае при действующем кирпичном заводе предполагается строительство отделения по подготовке отходов. В этом отделении УО подсушиваются, измельчаются и просеиваются.

Во втором – по мет. пластичности формования. Основная номенклатура: дренажные трубы и плитка пола. Лицевой керамический кирпич нельзя без дополнительной отделки фактурным слоем.

Введение добавок плавней в виде отходов промышленности уменьшает температуру обжига (нефелиновый и красный шлам – отход при производстве алюминия). Нефелиновый шлам помимо глиняных минералов и b-белита имеет в составе до 20 % щелочных оксидов. Это позволяет применять их в качестве эффективных плавней, снижается температура обжига керамических изделий до 1080⁰С (1 400⁰С было изначально) за счет получения низкотемпературных быстроспекающихся соединений. Таким образом, температура обжига снижается на 250…300⁰С, усадка вместо 3 % составляет 0,6…1 %, ВП < 4 %. Изделия с добавками не склонны к образованию трещин во время обжига и вводятся (5…20 %) по массе.

Дата добавления: 2013-12-12