ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДА САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА  ДЛя ПОЛУЧЕНИя ЦЕМЕНТА  ПО МОКРОМУ СПОСОБУ
Производство цемента является одной из наиболее материало- и энергоемких отраслей промышленности. Для получения 1 тонны цемента требуется до 3 тонн сырьевых материалов. Поскольку запасы природного сырья постепенно истощаются, то использование различных отходов с целью замены природных компонентов является весьма актуальным.
В связи с этим целью настоящей работы являлось исследование возможности замены части карбонатного компонента сырьевой смеси на отход сахарного производства – дефекат. В настоящее время дефекат направляется в отвал, занимая полезные площади, при высыхании дефеката образуется пыль, ухудшающая экологическую обстановку [1].
Результаты исследований показали (см. табл. 1, рис. 1), что отход содержит 48,4 % СаО в виде СаСО3 (линии 3,86; 3,04; 2,50; 2,28; 2,09; 1,91; 1,87 Å), 2,65 % SiO SiO2 в виде кварца (линия 3,36 Å), 1,12 % MgO и около 1,5% других оксидов.
Если бы дефекат был представлен только кристаллическим кальцитом СаСО3 , то потери при прокаливании должны были составлять 38,03 %. Фактически потери равны 45,6 %, т. е. разница составляет 7,57 % органических веществ (нерастворимые сахараты кальция и магния и другие). Подтверждением наличия органических соединений является экзотермический эффект выгорания на кривой DТА при 330 0 С (см. рис. 1). При температуре 930 0 С наблюдается эндоэффект разложения кальцита СаСО3 .
Вскрышной мел Стойленского горно-обогатительного комбината (СГОКа) чистый, содержит 54,07 % СаО и около 2,6 % примесей. На рентгенограмме все отражения принадлежат кальциту СаСО3 .
Влажность природного мела СГОКа составила 21,8 %, а дефеката из отвалов – 25 %. Именно высокая влажность дефеката предопределяет его использование в производстве цемента по мокрому способу. Чтобы определить влияние дефеката на реологические свойства сырьевого шлама исследовалась растекаемость мелового, дефекатного и мело-дефекатного (мел: дефекат = 1: 1) шламов. Установлено, что растекаемость мелового шлама 60 мм достигается при влажности 41 %, дефекатного шлама – при влажности 44,7 %, а мело-дефекатного – при влажности 42 %. Вероятно, меньшая растекаемость мело-дефекатного шлама обусловлена влиянием органических веществ, присутствующих в дефекате.
Табл. 1. Химический состав сырьевых материалов, %
|
Материал |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
R2O |
ппп |
прочее |
Сумма |
|
Дефекат |
2,65 |
0,56 |
0,40 |
48,40 |
1,12 |
0,53 |
0,01 |
45,6 |
0 |
99,27 |
|
Мел СГОКа |
1,33 |
0,51 |
0,31 |
54,07 |
0,29 |
0,09 |
0,06 |
42,85 |
0 |
99,51 |
|
Глина СГОКа |
68,15 |
13,05 |
4,53 |
1,63 |
1,20 |
0,10 |
1,60 |
6,84 |
0 |
97,10 |
|
Шлак отвальный |
20,41 |
4,65 |
17,11 |
38,47 |
7,4 |
0 |
0 |
7,69 |
4,27 |
100 |
|
Глина высокоалюминатная |
35,00 |
22,75 |
1,46 |
2,84 |
0,36 |
0,04 |
0,15 |
37,23 |
0 |
99,83 |
Рис. 1. Рентгенограмма и ДТА дефеката
Рис. 2. Рентгенограмма глины и отвального шлака
В качестве алюмосиликатного компонента сырьевой смеси использовалась глина СГОКа, содержащая 68,15 % SiO2 и 13,05 % Al2O3 , а так же Fe2O3 (4,53 %), CaO(1,63%)и R2O(1,6 %). Как видно, глина малоалюминатная, отношение SiO2 к Al2O3 составляет 5,2, поэтому для получения оптимального состава сырьевой смеси необходимо введение алюмосодержащей добавки. На рентгенограмме глины (рис. 2) основные отражения относятся к кварцу SiO2 (линии 4,28; 3,35; 2,46 Å) и монтмориллониту Al2O3 ·4SiO2 ·nH2O(линии16,83-14,73;4,48;3,18; 3,04; 2,58 Å). Глинистые минералы ввиду несовершенства структуры и небольшого количества на рентгенограмме проявляются слабо. Щелочи в глине представлены в виде калиевого полевого шпата K2O·Al2O3 ·6SiO2 (линии 3,26; 3,18 Å).
В качестве железосодержащей добавки использовался отвальный шлак электросталеплавильного производства. Основными оксидами в шлаке являются СаО (38,47 %), SiO2 (20,41 %) и Fe2O3 (17,11 %). На рентгенограмме основные отражения принадлежат гидросиликату кальция C2SH(A)(линии 3,26;2,88;2,81;2,74;2,53; 2,48; 2,42; 2,24 Å), двухкальциевому силикату γ‑C2S (линии 3,01;2,74;2,72 и 2,32Å),кальций-магниевым силикатам C7MS4 (линии 2,74; 2,72; 2,67; 2,24; 2,21 Å) и C5 MS3 (линии 2,88; 2,74; 2,72; 2,67; 2,24 Å) и периклазу MgO(линия 2,10 Å). Немного содержится мелилита С2 (А, М) S2 (линии 2,85; 2,40; 2,30 Å) и портландита Са(ОН)2 (линии 3,09; 2,61 Å). Кроме того, шлак содержит Fe2O3 в виде вюстита FeO (линия 2,14 Å) и гематита Fe2O3 (линии 2,67; 2,53 Å).
Для получения оптимального содержания Al2O3 в сырьевой смеси дополнительно использовалась высокоалюминатная глина с содержанием 22,75 % Al2O3 и отношением SiO2 к Al2O3, равным 1,54.
Сырьевые смеси рассчитывались с КН = 0,92, n=2,2 и p=1,3 на основе смеси мела и дефеката в соотношении 1: 1 (№ 1) и на основе чистого дефеката (№ 2). Установлено, что в сырьевой смеси № 1 содержание Al2O3 = 3,51 и Fe2O3 = 2,70 %, при использовании чистого дефеката содержание Al 2O3 снижается до 3,39 % и Fe2O3 до 2,61 %. Поэтому сырьевая смесь № 2 рассчитывалась с n=2,15.
Влияние дефеката на процесс минералообразования исследовалось на основе сырьевых смесей № 1 и № 2, содержащих различное количество дефеката. Реакционная способность сырьевых смесей определялась по содержанию СаО св. при температурах 1250, 1350 и 1450 0 С. Установлено, что при температуре 1250 0 С содержание СаО св в спеке смеси № 1 равно 18,9 %, а в спеке смеси № 2-16,1 % (рис. 3). С появлением клинкерного расплава возрастает интенсивность процесса минералообразования. Более ускоренное усвоение СаО наблюдается в смеси № 2 и при 1350 0 С, содержание СаО св в спеке смеси № 1 составило 11,2 %, а в спеке смеси № 2-8,1 %. При температуре 1450 0 С без выдержки в спеке смеси № 2 также наблюдается бόльшая скорость усвоения СаО св. Так, содержание СаО св в спеке смеси № 1 составляет 4,7 %, в спеке смеси № 2-1,5 %.
Рис. 3. Усвоение СаО св при нагревании сырьевых смесей
Таким образом, процессы минералообразования в сырьевой смеси, содержащей 100 % дефеката, протекают интенсивнее, чем в сырьевой смеси, содержащей 50 % дефеката, что подтверждается рентгенофазовым анализом спеков. Так, при всех исследуемых температурах спеки смеси № 2 содержат меньше неусвоенного СаО и больше образовавшихся клинкерных минералов C3S и C2S.
Обжиг цементных клинкеров проводился одновременно в силитовой печи при температуре 1450 0 С с выдержкой 40 минут. Все клинкера хорошо обожглись, содержание свободной извести – менее 1 %. Расчетное содержание алита С3S в клинкере № 1 на основе смеси мела и дефеката в соотношении 1: 1 равно 61 %, белита C2S–17%, – 17 %, трехкальциевого алюмината С3A - 8 %, а сумма минералов плавней (трехкальциевого алюмината С3A и четырехкальциевого алюмоферрита C4AF) составляет 21 %. В клинкере № 2 на основе чистого дефеката немного меньше С3S(60%) иС (60 %) и С3A (7,8 %) и соответственно сумма минералов плавней (20 %), но больше белита (18 %). Во всех клинкерах повышенное количество MgO,в клинкере № 1-2,28 %, а в клинкере № 2-2,79 %. Сумма нежелательных оксидов SO3 и R2 соответственно соответственно равна 0,73 и 0,96 %.
Прочность лабораторных цементов с удельной поверхностью 300 ± 10 м2 / кг определялась в малых образцах размером 1,41×1,41×1,41 см из теста нормальной густоты состава 1: 0. Для сравнения также в малых образцах заформовали промышленный цемент ПЦ 500-Д0 с удельной поверхностью 290 м2 / кг и прочностью 52,6 МПа. Затем прочность лабораторных цементов соотносилась с прочностью промышленного цемента, определенной в малых образцах и по ГОСТ 310.4-85.
Рис. 4. Прочность лабораторных цементов, МПа
Прочность промышленного цемента ПЦ 500-Д0, определенная по ГОСТу, в возрасте 3 суток составила 29,2 МПа, а в 28 суток – 52,6 МПа. Как видно, прочность лабораторного цемента № 1 на основе смеси мела и дефеката в соотношении 1: 1 в возрасте 3 суток составляет 28,1 МПа, к 28 суткам достигает 51,3 МПа, что соответствует марке 500 (см. рис. 4). Использование только дефеката в сырьевой смеси № 2 приводит к снижению прочности цемента в 3 суток до 26,5 МПа, а в 28 суток – до 40,5 МПа.
Выводы
Использование дефеката в качестве заменителя карбонатного компонента в количестве 50 % позволяет получить сырьевой шлам с требуемыми реологическими свойствами. При обжиге мело-дефекатного шлама получается высококачественный цемент марки 500. При использовании чистого дефеката в качестве карбонатного компонента сырьевой смеси получается портландцемент только марки 400.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- Силин, П. И. Технология сахара. – М.: Пищевая промышленность, 1967. – 624 с.
В статье представлена комплексная оценка экологического риска территории Иркутской области. Наличие в области большого количества промышленных объектов с опасными производствами, технологиями и материалами предопределяет реальную возможность возникновения техногенных аварий и катастроф. Естественными природными факторами риска являются землетрясения, оползни, ураганы, наводнения, лесные пожары, опасные инфекционные заболевания, эпизоотии и эпифитотии. Более того, многие природные ЧС возникают как следствие воздействия человека на природную среду. Городская экосистема должна проектироваться и развиваться на основе технологии комплексной оценки экологической емкости территорий, которая необходима для гармоничного развития территорий без деградации природных экосистем любого уровня. В Иркутской области наблюдается значительное загрязнение всех компонентов окружающей среды, что также сказывается на показателях состояния здоровья населения. Выявлена статистически значимая связь между показателями детской cмepтности и загрязнением природной среды. Комплексная оценка экологического риска по предлагаемой методике показывает, что природная среда исследуемой территории уже никогда не сможет восстановиться в первоначальном виде.
...
03 05 2026 21:40:19
Статья в формате PDF
125 KB...
02 05 2026 9:30:59
Статья в формате PDF
118 KB...
01 05 2026 21:12:56
Статья в формате PDF
99 KB...
30 04 2026 7:21:48
Статья в формате PDF
102 KB...
29 04 2026 6:40:49
Статья в формате PDF
102 KB...
28 04 2026 12:46:37
Статья в формате PDF
120 KB...
27 04 2026 21:14:44
Статья в формате PDF
120 KB...
25 04 2026 12:19:26
Статья в формате PDF
116 KB...
24 04 2026 16:22:54
Предлагается феноменологическое описание фазовых переходов в полигональных квазикристаллах, учитывающее собственную симметрию линейных фазонных и фононных деформаций. Определено представление группы этой симметрии, рассчитан базис инвариантов, построен типичный термодинамический потенциал и проведена симметрийная классификация решений уравнений состояния.
...
23 04 2026 4:35:51
Статья в формате PDF
88 KB...
22 04 2026 11:17:18
Статья в формате PDF
327 KB...
21 04 2026 18:55:43
Статья в формате PDF
305 KB...
20 04 2026 10:46:56
Статья в формате PDF
506 KB...
19 04 2026 2:22:39
Представлены данные распространенности производственно обусловленной патологии на территории Свердловской области. Дана оценка качеству жизни и уровня адаптации к повреждающим факторам производственной среды у рабочих криолитового производства. Показано, что техническое загрязнение окружающей среды нeблагоприятно сказывается на адаптивных возможностях человека и снижает качество его жизни
...
18 04 2026 13:28:19
Статья в формате PDF
100 KB...
16 04 2026 10:33:46
Среди населения Муганской зоны Азербайджана проведены медико-генетические исследования по выявлению нарушений ЦНС и органов чувств, установлены типы наследования патологий. Путем цитогенетического анализа идентифицированы кариотипы больных синдромом Клайнфельтера. Среди 352 больных с 21 наследственными и врожденными заболеваниями большая часть приходится на моногенные патологии с аутосомно-рецессивным типом наследования, что объясняется кровнородственными бpaками среди родителей пробандов.
...
15 04 2026 9:11:45
Статья в формате PDF
103 KB...
14 04 2026 21:48:27
Статья в формате PDF
102 KB...
13 04 2026 5:33:11
Статья в формате PDF
99 KB...
12 04 2026 11:41:55
Рассмотренные в статье особенности геологического строения и металлогении Восточной Тувы, в пределах которой сосредоточены перспективные объекты золото-медно-молибден-порфировой рудной формации, позволяют выделить золото-медно-молибденовую провинцию площадью около 70 тыс. км2. Приведена технология обогащения руды, которая обеспечивает высокие показатели извлечения золота, серебра, меди (общее извлечение в концентраты Au – 99,2 %, Ag – 92,0 %, Cu – 80,2 %). Полученный концентрат хаpaктеризуется высокими содержаниями меди (50 %), а также золота и серебра, что позволяет относить концентрат к медным концентратам высшей марки КМО (ГОСТ 48-77-74).
...
09 04 2026 23:34:15
Статья в формате PDF
94 KB...
08 04 2026 18:25:18
Статья в формате PDF
116 KB...
07 04 2026 15:58:48
Школьная научно-исследовательская деятельность – это сочетание приемов и методов, направленных на решение актуальных проблем, которые служат активизации познавательной деятельности учащихся. Научно-исследовательская работа учащихся – это пpaктическая работа поискового хаpaктера, которая способствует расширению знаний учащихся, развитию их пpaктических умений. В процессе создания естественнонаучных проектов у школьников возрастает познавательный интерес к общим законам природы, стремление к приобретению обширных знаний, обогащается умственная деятельность учащихся, развивается умение мыслить творчески.
...
06 04 2026 10:42:20
Статья в формате PDF
130 KB...
05 04 2026 3:30:24
Статья в формате PDF
129 KB...
04 04 2026 8:25:32
Статья в формате PDF
133 KB...
03 04 2026 0:56:25
Статья в формате PDF
131 KB...
02 04 2026 9:55:50
Статья в формате PDF
254 KB...
01 04 2026 16:52:38
Статья в формате PDF
100 KB...
31 03 2026 0:13:40
Статья в формате PDF
119 KB...
30 03 2026 11:40:41
Статья в формате PDF
147 KB...
29 03 2026 15:27:27
Проведен анализ общепринятых учений и научных теорий, имевших широкую аудиторию в вузах и научно-исследовательских институтах прошлого века. Выявлена недостаточность абстpaктной потенции в мыслительной жизни homo sensus, главная альтернатива которой – эмоциональный мир, чувственность и вера. Свойство верить познающего субъекта не носит хаpaктер религиозности, однако имеет общие с ней основания. Роднит религию и научную веру стремление не понять, а принять смутные представления, сулящие сиюминутную пользу и выгоду, объединяет желание увидеть в таинственном и запредельном нечто к себе доброжелательное, освобождающее от мучительного предназначения думать и, следовательно, уводящее от необходимости работать – работать без самообмана, но эффективно и достойно homo sapiens.
...
28 03 2026 14:32:29
Статья в формате PDF
111 KB...
27 03 2026 18:43:11
Статья в формате PDF
137 KB...
26 03 2026 21:53:48
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
