9. Eschemann T.O. Deactivation Behavior of Co/TiO2 Catalysts during Fischer−Tropsch Synthesis // ACS Catalysis. – 2015. – Vol. 5. – P. 3181−3188. 10. Li T. Study on an iron–nickel bimetallic Fischer–Tropsch synthesis catalyst // Fuel Processing Technology. – 2014. – Vol. 118. – P. 117–124. 11. Xing Ch. Tunable isoparaffin and olefin synthesis in Fischer– Tropsch synthesis achieved by composite catalyst // Catalysis Today. – 2015. – Vol. 251. – P. 41–46. Гавриленко Александра Gavrilenko A.V. Tver State Technical University, Васильевна Тверской государственный Tver, Russia технический университет, г. Тверь, Россия Мутовкина Ирина Игоревна Mutovkina I.I. Тверской государственный Tver State Technical University, технический университет, Tver, Russia г. Тверь, Россия Степачѐва Антонина Stepacheva A.A. Tver State Technical University, Анатольевна Тверской государственный Tver, Russia технический университет, г. Тверь, Россия E-mail: [email protected] ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– УДК 66.9-1:[658.567.1:622.33] ГОРЕЛЫЕ ПОРОДЫ КАК СЫРЬЕ ДЛЯ СТРОЙИНДУСТРИИ И.Е. Горячев, В.Ф. Панова BURNT ROCKS AS BASIC MATERIAL FOR CONSTRUCTION INDUSTRY I.E. Goryachev, V.F. Panova Аннотация. Исследованы свойства горелых пород старых террикоников на предмет использования в цементной промышленности и получения бетонных камней, а также определена возможность применения пустых шахтных пород после углеобогащения на обогатитель10 ных фабриках. Описаны свойства цемента на вяжущем из горелых пород, а также свойства изделий, полученных из такого цемента. Ключевые слова: горелая порода, цемент, клинкер, отходы углеобогащения, стеновая конструкция, мелкозернистый бетон. Abstract. The properties of burned rocks older slagheaps for use in the cement industry and produce concrete blocks, as well as determined the possibility of empty mine breeds after coal preparation at the concentrators. The properties of the cement binder of burnt rocks were described here, as well as the properties of products made from this cement. Keywords: burnt rock, cement, clinker, waste coal, wall construction, finegrained concrete. При добыче угля образуется так называемая «пустая» порода, которая подается отдельно и складируется в конусообразные терриконики или отвалы. Остаточный уголь в породах со временем самовозгорается и образуется обожженный сырьевой материал. Горелыми породами следует называть перегоревшие пустые шахтные породы, которые содержат минимальное количество углистых примесей. В Кузбассе горелые породы имеются как природные, так и искусственно образованные в конусообразных и плоских террикониках. В г. Новокузнецке – 2 терриконика по 2 млн. м3, которые расположены в районе шахты «Байдаевская», около шахты «Абашевская» – 600 тыс. м3. В г. Прокопьевске: шахта «Центральная» – примерно 600 тыс. м 3, шахта «Красногорская» – 700 тыс. м3[2]. Химический анализ этой породы представлен в табл. 1. Таблица 1 Химический состав горелых пород старых террикоников Горелые породы г. Мыски ш. «Байдаевская SiO2 66,65 CaO 7,29 Содержание в % на сухое вещество MgO Al2O3 FeO Fe2O3 SO3 0,41 9,0 0,35 5,98 0,68 61,71 11,49 0,41 9,52 0,43 5,58 0,49 П.П.П. K2O+Na2О 8,6 0,61 9,96 3,72 Установлено, что горелые породы (далее – ГП) из старых террикоников могут использоваться в промышленности строительных материалов по нескольким направлениям: как компонент вяжущего и как заполнитель (патент RU 2462425) [3]. Как компонент вяжущего горелые породы предложено использовать для того, чтобы заменить алюмосиликатный компонент клинкерной шихты – глину. Цемент имеет следующий состав: горелая порода – 11 5…80 %, добавка на основе сульфата натрия в виде отхода коксохимического производства в количестве 3…4 %, а остальное – клинкер, который имеет следующий состав: горелая порода – 22…24 %, отход метизного производства в качестве плавня – 3…5 %, остальное – известняк (патент RU 2521684). Получен клинкер активностью 513 кгс/см2 и портландцемент ПЦ 400 Д20, где в качестве активной минеральной добавки (Д20) предложено применить ГП – 20 %. Портландцемент имеет следующие свойства: тонкость помола – 297 м2/кг; водоцементное отношение – 0,38; сроки схватывания: начало через 2 ч 31 мин, конец – 4 ч 20 мин; предел прочности при изгибе через 28 суток – 67 кгс/см2, предел прочности при сжатии через 28 суток – 413 кгс/см2. Полученный цемент имеет марку 400. Из исследованных горелых пород был получен стеновой блок размером 20×20×40 см из мелкозернистого бетона в заводских условиях. Для приготовления вяжущего горелая порода дробилась на щековой дробилке, затем измельчалась на бегунах, после этого добавлялись добавки: известь и гипс. Заполнителем служила также горелая порода. Бетонная смесь закладывалась в формы и методом вибропрессования изготавливались изделия – блоки марки 50 средней плотностью 1650 кг/м3 [2]. Применение крупнопористых блоков из горелых пород снижает вес стены на 40…45 % и толщину на 35…38 % по сравнению со стенами из кирпича. Были проведены исследования, цель которых – получить горелые породы из отходов углеобогащения (далее – ОУО). Применение таких пород позволит сократить отвалы фабрик по обогащению угля и улучшить экологию. Недостатком ОУО, как сырья для стройиндустрии, является повышенное содержание остаточного углерода (до 15 %). Изученные отходы углеобогащения представляют собой смесь метаморфизированных пород полиминерального состава. Пофракционный химический анализ ОУО показывают, что величина потерь при прокаливании и содержание углерода для различных фракций различные (табл. 2). Известно, что остаточный углерод способствует снижению прочности, морозостойкости, долговечности изделий. Таблица 2 Состав ОУО различных фракций Фракции, мм Зольность, % 3 6 13 25 79,7 87,8 89,0 88,9 Количество углерода, % 14,57 7,21 6,29 6,54 12 ППП, % (макс.) 23,94 15,22 13,48 14,15 Отходы углеобогащения имеют перспективу применения их как компонент клинкера и для получения малоклинкерного цемента после их термообработки (патент RU 120468 U1). Дожиг остаточного углерода в ОУО можно осуществить, например, в шахтных, барабанных печах и специальных установках, а выделяющуюся тепловую энергию аккумулировать и использовать. Вывод: Доказано, что в настоящий момент цемент возможно получить, используя местное сырье и отходы производства. В этом случае в качестве компонента клинкерной шихты изучена горелая порода старых террикоников как заменитель алюмосиликатного компонента. Апробировано применение горелой породы в составе клинкера, получена активность клинкера 51,3 МПа. Доказана возможность применения ГП как активной минеральной добавки, получен портландцемент М400 Д20. На основе ГП в заводских условиях получен стеновой блок, марка бетона 50 и средняя плотность изделия – 1650 кг/ м3. Доказано, что горелые породы можно использовать как облегченный заполнитель в бетон, как алюмосиликатный компонент шихты для получения клинкера, как компонент бесклинкерного цемента и как активную минеральную добавку для портландцемента. Установлено, что можно получить искусственные горелые породы путем поджига ОУО в специальных установках, обеспечивающих аккумуляцию выделяемого тепла с последующим его применением, а полученную таким образом искусственную ГП применить в стройиндустрии. Библиографический список 1. Долгорев А.В. Вторичные сырьевые ресурсы в производстве строительных материалов: физико-химический анализ : справ. пособие. – М.: Стройиздат, 1990. – 456 с. 2. Панова В.Ф. Техногенные продукты как сырье для стройиндустрии : монография / СибГИУ. – Новокузнецк, 2009. – 289 с. 3. Книгина Г.И. Строительные материалы из горелых пород. – М.: Стройиздат, 1965. – 205 с. Горячев Иван Евгеньевич Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк, Россия E-mail: [email protected] Goryachev I.E. Siberian State Industrial University, Novokuznetsk, Russia 13
