• Выпуски
  • Основные выпуски
  • Приложения
• Авторам
  • Правила публикации статей
  • Технические требования
  • Оплата
  • Лицензионный договор
  • График публикаций
• Редакционный совет
• Публикационная этика
• О журнале
  • Общая информация
  • Список авторов
  • Контакты
• Издательство МЦИТО

Редакционно-издательские услуги Международные публикации Бесплатные вебинары

• Инновационные направления по использованию алюмосодержащих отходов цветной металлургии в производстве кислотоупоров и исследование фазовых превращений при их обжиге

1

АбдрахимовВладимир Закировичдоктортехническихнаук,профессорСамарской академии государственного и муниципального управления», г. Самара3375892@mail.ru

Денисов Денис Юрьевич

соискатель ученой степени кандидата технических наук Самарской академии государственного и муниципального управления», г. Самараdenisovdj@mail.ru

Колпаков Александр ВикторовичаспирантСамарской академии государственного и муниципального управления»,г. Самараroland.alex@mail.ru

Исследование теплопроводности теплоизоляционных материалов из отходов топливноэнергетической промышленности без применения природных традиционных материалов

Аннотация.Исследования показали, что нельзя выполнять наружную кладку печи из огнеупорного кирпича, так как в этом случае повышается пожарная опасность. Показано, что использование отходов топливноэнергетической промышленности с повышенным содержанием несгоревших частиц позволяет получить с низкой теплопроводностью легковесный керамический материал без применения традиционных природных материалов.Ключевые слова:теплоизоляционный материал, отходы энергетики, межсланцевая глина, золошлаковая смесь, горелые породы, теплопроводность, нефтяной кек, зола легкой фракции, муллит, анортит, кристобалит, гематит.

Одной из актуальных задач промышленности стеновой керамики в настоящее время является производство изделий для несущих и ограждающих конструкций с классом по средней плотности 0,8, которые по теплотехническим характеристикам относятся к группам изделий высокой эффективности с теплопроводностью менее 20 Вт/(м•оС). Производство и потребление таких теплоизоляционных материалов в России гораздо меньше, чем в странах Европы и Северной Америке, не смотря на то, что там во многих странах климат мягче.Ежегодно в различных отраслях промышленности накапливается огромное количество отходов 1. На их удаление и хранение затрачивается 810% стоимости производимой продукции.Использование отходов экономически выгодно, так как исключаются затраты на геологоразведочные работы, на строительство и эксплуатацию карьеров, при производстве керамических материалов уменьшаются затраты на топливо, снижается себестоимость, удельные капиталовложения, уменьшаются площади занятые под отвалы. Кроме того, использование отходов производств –один из эффективных способов экономии природных материалов, при этом одновременно происходит утилизация побочных продуктов и вносится вклад в охрану окружающей среды 23].В таблице 1 представлены выбросы вредных веществ в атмосферу по отраслям 1

Таблица 12

Выбросы вредных веществ в атмосферу

ОтрасльВыбросы, %Отходы топливноэнергетической промышленности27,0Черная металлургия24,3Нефтедобыча и нефтехимия15,5Цветная металлургия10,5Автотранспорт13,3Промышленность строительных материалов8,1

Как видно из таблицы 1 по выбросам вредных веществ в атмосферу на первом месте стоят отходы топливноэнергетической промышленности, поэтому в данной работе рассматриваются вопросы по использованию отходов энергетики в производстве керамических материалов. Кроме того, учитывая, что в отходах топливноэнергетической промышленности повышенное содержание углерода, эти отходы целесообразно использовать в производстве теплоизоляционных материалах 1, 47].В связи с изменившимися нормативами по теплотехническим параметрам к ограждающим конструкциям,в настоящее время на рынке строительных материалов наблюдается повышенный спрос на теплоизоляционные материалы. Применение теплоизоляционных материалов позволяет снизить толщину, массу стен и других ограждающих конструкций, что влечет за собой соответственно снижение общей стоимости строительства. Кроме того, сокращение потерь тепла в отапливаемых зданиях значительно уменьшает расход топлива, что особенно актуально в настоящее время 410]. Одним из основных свойств отходовтопливноэнергетической промышленностиявляется теплотворная способность, позволяющая использовать их не только как основное сырье, но и в качестве топливосодержащего исходного материала, позволяющего отказаться от ввода топлива в шихтуДля теплоизоляционных материалов основным показателем теплоизоляционных материалов является теплопроводность.Теплопроводность —это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения 46]. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям 4, 79. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:



(1)где —вектор плотноститеплового потока —количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси; —коэффициенттеплопроводности(иногда называемый просто теплопроводностью), T—температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):3





(2)где P —полная мощность тепловых потерь, S —площадь сечения параллелепипеда, ΔT —перепад температур граней, l —длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

1. Фундаментальные основы теплопроводности.Задача теплопроводности.Температура области в пределах футеровки зависит от ее емкости для аккумулирования тепла и коэффициента теплопроводности границ. Математически это формулируется уравнением теплоты 11:

(3)где α ─ тепловая диффузность,м2/с; λ ─ удельная теплопроводность, W/m•K; Ср─ удельная теплоемкость, J/кг•К; ρ ─ плотность, кг/м3и Δ ─ оператор Наблы Оператор набла(оператор Гамильтона) ─ векторный дифференциальный оператор, обозначаемый символом (набла) (в Юникоде U+2207, ∇). Для трёхмерного евклидова пространства в прямоугольных декартовых координатах оператор набла определяется следующим образом:,

(4)гдеi, j, k—единичные векторы по осям x, y, z.Температура в корпусе печи описывается уравнением 8:(5)где То─ начальная температура корпуса, оС; Ти–температура окружающей среды, оС; h─ коэффициент теплопередачи, W/м2•К; х ─ расстояние до горячей поверхности, м и t─ время, с.

2. Тепловые напряжения. Керамические изделия испытывают термические расширения при нагревании и сжатии при охлаждении, что способствует возникновению термических напряжений, величина которых зависит от перепада температур между поверхностью и центром изделия. Величина этих напряжений может превзойти механическую прочность изделий, что приводит к их разрушению.

Большинство методов определения тепловых напряжений просты в использовании, но они редко согласуются с промышленными условиями 1113].Основываясь на линейной упругой механике, Кинджери считал, что напряжение возникает при мгновенном изменении температуры ΔТ на поверхности образца 11, 14]. Rсоответствует максимально допустимому перепаду температур, оС:

(6)где σс─ предел прочности материала, МПа; ν ─ коэффициент поперечного сжатия, α ─ коэффициент теплового расширения, К1; Е ─ модуль упругости, МПа.4

Используя энергетический баланс, возможно определить инициирование и распространение трещин в огнеупоре под тепловым напряжением Автор работы 15 определил два других показателей качеств»:

и

(7)где R''''─ является параметром сопротивления повреждению при тепловом напряжении инициирования разрыва, м; Rst─ сопротивление теплового напряжения против квазистатического распространения трещины, Km1/2, Gf─ удельная энергия разрыва, Jm2.Приято сравнивать огнеупорные материалы в различных исследованиях 11, однако параметры теплового напряжения ограничивают их использование для прогнозирования тепловых напряжений в фактических промышленных футеровках. Их вывод фактически основан на очень простом предложении области, которое фактически существует в реальном изделии или конструкцииТаким образом, исследования показали, что нельзя выполнять наружную кладку печи из огнеупорного кирпича, так как в этом случае повышается пожарная опасность. Шамотный кирпич быстрее и сильнее прогревается при одинаковой температуре, чем теплоизоляционный, а также сильнее расширяется 810. Для наружной кладки печей целесообразно применять теплоизоляционные изделия NК23 (ШЛ0,45) по ТУ 15441037222987892007 (температура применения 1200оС) размерами 250х120х65 мм марки не ниже М150 810]. Задача настоящей работы─ исследовать физикохимические и технологические свойства отходов топливноэнергетической промышленности и получить с низкой теплопроводностью теплоизоляционные изделия без применения природных традиционныхматериалов. Использование отходов производств,способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению сырьевой базы для строительных материалов.

3. Сырьевые материалы.Для производства керамических материалов использовались: в качестве глинистого компонента –межсланцевая глина 4, 1623. Она образуется при добыче горючих сланцев на сланцеперерабатывающих заводах (на шахтах). Межсланцевая глина является отходом горючих сланцев. По числу пластичности межсланцевая глина относится к высокопластичному глинистому сырью (число пластичности 2732) с истинной плотностью 2,552,62 г/см3. Химические составы: оксидный и поэлементный представлены в таблицах 2и 3.Рентгенофазовый состав исследуемой межсланцевой глины проводился на дифрактометре ДРОН –6 с использованием СоКαизлучения при скорости вращения столика с образцом 1 град/мин. На рисунке 2 А представлена рентгенограмма межсланцевой глины.На дифрактометре порошка межсланцевой глины отмечаются характерные интенсивные линии (d/n 0,190; 0,304 и 0,350 нм) кальцита, присутствие линии (d/n= 0,227 нм) обусловлено гематитом, линии (d/n 0, 181; 0,212; 0,223; 0,244; 0,334 и 0,335 нм) кварцем, линии (d/n 0,198; 0,218 и 0,238 нм) гидрослюдой, линии (d/n= 0,260; 0,282; 0,308 и 1,420 нм) монтмориллонитом, а линии (d/n 0,320 и 0,387 нм) полевым шпатом.Минералогический состав межслацевых глин разнообразен, однако общим для них является наличие кремнезема, гидрослюды, монтмориллонита и кальцита (рисунок 2, А).

5

Таблица 2Химический состав компонентов

КомпонентСодержание оксидов, мас. %SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OП.п.п.1. Межсланцевая глина4547131456111323349202. Золошлаковая смесь 353710117,510202322,52314193. Горелые породы39401213781919,523,50,5114154. Отходы углеобогащения50,4018,566,41,510,504,7816,55. Золошлаковый материал 48,1516,77,423,992,360,120,846. Зола легкой фракции59,7421,395,073,701,228,070,77. Нефтяной кек 21,114,312,211,22,81,835,8

Микроструктура межсланцевой глины представлена на рисунке 3А, Б, Е, и Ж. Глинистые минералы в межсланцевой глине в основном представлены монтмориллонитом с примесью гидрослюды, поэтому она вполне может заменить монтмориллонитовую глину при производстве пористого заполнителя, например керамзита 1423].Таблица 3Поэлементный анализ компонентов

ОтходЭлементыCONaMgAl+TiSiSClKCaMnFeНефтяной кек24,0235,670,830,872,145,492,100,730,8922,580,534,15Межсланцевая глина7,7350,060,461,047,2017,661,83─1,7510,53─3,35Горелые породы27,346,940,370,612,659,152,87─0,768,46─1,17Отходы углеобогащения8,8456,19──11,64+0,2919,030,280,082,390,38─0,88Золошлаковый материал5,8851,48──11,5+1,4417,561,1─3,593,03─4,42Золошлаковая смесь 7,4447,380,810,935,6516,91,58─1,5312,2─5,58Золалегкой фракции0,1446,281,820,8212,9+0,8721,78──3,877,4─4,12

В качестве отощителей и выгорающих добавок в производстве теплоизоляционных материалов использовались горелые породы 57, 18, 21. Образуются горелые породы в местах добычи сланцев. Сланец, который не удалось в процессе добычи отделить от пустой породы, направляется в отвал. В терриконах при совместном хранении пустых пород и сланцев за счет повышенного количества в смешанных отвальных массах органических соединений происходит самовозгорание, которое приводит к образованию большого количество отхода ─ горелых пород 2429. Горелые породы представляют собой продукт низкотемпературного обжига при самовозгорании породы (смесь глины и сланцев) в терриконах в окислительной среде. Количество горелых пород в терриконах составляет от 75 до 90 % от объема отвала. По основным физическим и химическим свойствам они близки к глинам, обожженным при 8001000 °С.6

Рисунок 1 Металлографический анализ отходов топливноэнергетической промышленности:А межсланцевая глина; Б золошлаковая смесь от сжигания горючих сланцев; В –горелые породы; Г –отходы углеобогащения; Д –золошлаковый материал; Е –зола легкой фракции; Ж –нефтяной кек

7

Рисунок 2 Рентгенограммы отходов топливноэнергетической промышленности:А межсланцевая глина; Б золошлаковая смесь от сжигания горючих сланцев; В –горелые породы; Г –отходы углеобогащения; Д –золошлаковый материал; Е –зола легкой фракции; Ж –нефтяной кек

Химические составы: оксидный и поэлементный представлены в таблицах 2и 3. Как видно из таблицы 3горелые породы имеют повышенное содержание углерода.8

Горелые породы, в отличие от глинистых компонентов, не обладают пластичностью и связующей способностью, поэтому керамические материалы на их основе требуют использование пластических компонентов.Повышенные содержания в горелых породах 2429]: 1) п.п.п. (потерь при прокаливании) способствует обжигу кирпича изнутри; 2) оксидов железа и кальция спеканию при относительно невысоких температурах (10001050 оС); 3) оксида алюминия повышению прочности и морозостойкости.Для анализа размера частиц исследуемого горелых пород, как и для межсланцевой глины, был проведен металлографический анализ на микроскопе МИН –8М при увеличении в 200 раз (рисунок 1 Б).

Рисунок 3 Микроструктура межсланцевой глины и горелых пород, выполненные на различных микроскопах:Рисунки АГ ─ на электронном микроскопеЭМВ100Б при ускоряющем напряжении 75 к. Увеличение: А и Гх10000; Б и Д х15000. Рисунки ДЗ ─с помощью электронного растрового сканирующего микроскопа Phillips525M. Увеличение: Е и З х1200; Ж и Их2000. А, Б, Д─ межсланцевая глина; В, Г, Ж, З ─ горелые породы

Как видно из рисунка 1 Б в образцах много крупных включений (размером более 1015 мкм). Микроструктура горелых пород представлена на рисунке 3 В, Г, Ж, З. Рентгенофазовый состав исследуемой горелой породы проводился, как и для межсланцевой глины, на дифрактометре ДРОН –6 с использованием СоКαизлучения при скорости вращения столика с образцом 1 град/мин. На рисунке 2 В представлена рентгенограмма горелой породыНа дифрактограмме порошка горелой породы отмечаются характерные интенсивные линии (d/n 0,171; 0,243 и 0,436 нм) магнетита, присутствие линии (d/n 0,184; 0,258 и 0,269 нм) обусловлено гематитом, линии (d/n= 0,197; 0,227; 0,230; 0,280 и 0,335 нм) кварцем, линии (d/n 0,202; 0,225; 0,260; 0,302 и 0,436 нм) гидрослюдой без конституционной воды, линии (d/n 0,211; 0,218; 0,298 и 0,405 нм) волластонитом, а линии (d/n 0,313; 0,362 и 0,67 нм)полевым шпатом.В горелых породах присутствуют характерные минеральные новообразования: волластонит, гидрослюда без конституционной воды, которая уже не обладает свойствами глины (пластичностью), оксиды железа изза недостаточного доступа кислорода при горении пород восстанавливаются до магнетита.9

Минералогический состав горелых пород разнообразен, однако общим для них является наличие активного глинозема в виде радикалов дегидратированных глинистых минералов или в виде активных компонентов: глинозема, кремнезема и железистых соединений. В отличие от зол и шлаков горелые породы почти не содержат стекловидных компонентов и характеризуются высокой сорбционной способностью. Золошлаковая смесь от сжигания горючих сланцев, как и горелые породы, использоваласьвкачестве отощителя, интенсификатора и частично выгорающей добавки для изготовления теплоизоляционного материала. При сжигании горючих сланцев образуются золы и шлаки 4, 30. Золаунос ─ тонкодисперсный материал, состоящий из минеральной части сжигаемоготоплива и улавливаемый из дымовых газов ТЭС. Размер частиц золыуноса колеблется от 35 до 100150 мк. Плотность золыуноса составляет 22,5 г/см3, насыпная плотность 0,851,05 г/см3, удельная поверхность 11501280 см2/г. Шлак ─ агрессивные и сплавившиеся частицы золы размером от 0,15 до 30 мм.Процесс образования золошлаковой смеси происходит по следующей технологии: сланец с шахт Кашпирского рудника доставляется на Сызранскую ТЭС, загружается в приемные бункеры и ленточными питателями подается в молотковые дробилки на первую стадию измельчения. Полученная крупа (размер зерен до 15 мм) поступает в шахтные мельницы на вторую стадию измельчения. Потоком воздуха тонкий порошок через специальную форсунку вдувается в топку паровых водотрубных котлов. В топке начинается термическая обработка сланцев. В газоходах и пылеосадительных устройствах происходит естественное фракционирование золы. Крупные частицы оседают в топке (25 %), средние в экономайзере (5%), мультициклонах (35%), а самые легкие в электрофильтрах (30%). Некоторая часть золы улетает с газами в атмосферу (5%).Химические составы: оксидный и поэлементный представлены в таблицах 1 и 2. Повышенное содержание в золошлаковой смеси Fe2O3, CaOи R2Oпозволит интенсифицировать (снизить температуру обжига) процессы обжига, а п.п.п. (потери при прокаливании) снизить плотность керамического кирпича.Металлографический анализ золошлаковой смеси (рисунок 1 Б) показал наличие в ней много крупных включений (размером более 37 мкм). Рентгенофазовый состав исследуемойзолошлаковой смеси показал наличие в ней следующих минералов: кварца, кристобалита, муллита, гематита и магнетита (рисунок 2 Б).На дифрактограмме порошка золошлаковой смеси отмечаются характерные интенсивные линии (d/n 0,368 нм) магнетита, присутствие линии (d/n= 0,251; 0,255 и 0,269 нм) обусловлено гематитом, линии (d/n 0,182; 0,223; 0,245; 0,334 и 0,424 нм) кварцем, линии (d/n 0,212; 0,220 и 0, 269 нм) муллитом, а линии (d/n 0,198 нм) кристобалитом (рисунок 2 Б).Электронномикроскопический анализ подтверждает наличие в золошлаковой смеси муллита (рисунок 4 А). Минералогический состав золошлаковой смеси от сжигания горючих сланцевразнообразен, однако общим для них является наличие кремнезема, кристобалита, анортита, гематита и незначительного количества муллита.Наличие муллита (3Al2O32SiO2) в исследуемой золошлаковой смеси будет способствовать и образованию муллита при обжиге керамического кирпича.Механизм кристаллизации муллита в керамических материалах, как указывалось ранее, включает двестадии: образование центров кристаллизации (зародышей) и рост кристаллов в них 3136. Повидимому, при обжиге кирпича, с использованием в составах керамических масс золошлаковой смеси, будет происходить гетерогенная кристаллизация муллита. 10

Отходы флотации углеобогащения, как золошлаковая смесь и горелые породы, использоваласьвкачестве отощителя, интенсификатора и частично выгорающей добавки для изготовления теплоизоляционного материала 3739]. В настоящей работе использовались отходы флотации углеобогащения ГОФ Томусинская» (ГОФ –горнообогатительная фабрика) 4054]. С точки зрения безопасности угольной продукции для человека и окружающей среды в новые стандарты по видам потребления включены зольность, общая сера, а также содержание мышьяка и хлора.Максимальные значения мышьяка в отходах флотации углеобогащения ГОФ Томусинская» почти на порядок меньше предельно допустимой концентрации, а в целом содержание этого элемента в углях Кузбасса невысокое, и оно в десятки раз ниже порога токсичности».Сравнивая значения допустимых концентраций для хлора с их количеством в углях Кузнецкого бассейна, можно сделать вывод о том, что по количеству хлора эти угли не могут быть отнесены ни к промышленно вредным, ни к токсичным. Среднее содержание хлора по Кузбассу (647 г/т) почти в 10 раз меньше уровня допустимой концентрации (6000 г/т), принятой для углей, промышленно вредных хлору, и в 15 раз ниже уровня концентрации для углей, токсичных по хлору для окружающей среды [4054. Если же для сравнения принять максимальное содержание хлора (около 2000 г/т) в углях Кузбасса, то и в этом, наиболее неблагоприятном случае, приведенные уровни допустимой концентрации в несколько раз выше.

Рисунок 4 Микроструктуразолошлаковой смеси от сжигания горючих сланце, отходы флотации углеобогащения и нефтяного кека:А –золошлаковая смесь; Б, В –отходы флотации углеобогащения; Г, Д и Е нефтяной кек.1поля стеклофазы; 2 –кристаллы гематита таблитчатого облика; 3 –кристаллы α –кристобалита псевдокубической сингонии; 4 –кристаллы анортита таблитчатого облика; 5 одиночные кристаллы короткостолбчатого муллита; 6 оплавленные кристаллы кварца призматического и бипирамидального габитуса; 7 –органическая часть; 8 –пирит; 9 –карбонат; 10 –глинистое вещество; 11кварц. Увеличение Ах15000; Б и Гх8000; В и Ех4000; Дх1000Рисунки А, Б, Г ─ на электронном микроскопеЭМВ100БРисунки В, Д, Е ─с помощью электронного растрового сканирующего микроскопа Phillips525M

11

Отходы флотации углеобогащения представляют собой глинистоугольные суспензии. Химические составы: оксидный и поэлементный отходовфлотации углеобогащенияпредставлены в таблицах 1 и 2. Повышенное содержание в отходахфлотации углеобогащенияFe2O3и R2Oпозволит интенсифицировать (снизить температуру обжига) процессы обжига, а п.п.п. (потери при прокаливании) снизить плотность керамического кирпича.Металлографический анализ (рисунок 1 Г) отходов флотации углеобогащения показал, что в исследуемых образцах много крупных включений (размером более 35 мкм). Плотность отходов флотации 18002000 кг/м3, зольность 5080 % Преобладающими минералами глинистого вещества отходов флотации углеобогащения являются гидрослюда и каолинит в различных количественных соотношениях (рисунок 2 Г). Исследуемые отходы флотации относятся к группе высокоглинистых, для которых характерна высокая степень дисперсности, повышенная жесткость, набухание и размокаемость.Петрографический анализ показал, что состав твердой фазы отходов флотации колеблется в зависимости от месторождения в следующих пределах, мас. %: органическая часть угля 624; пирит 4,49,4; карбонат 4,08,2; глинистое вещество 5880 и кварц 47. Микроструктура отходов флотации углеобогащения представлена на рисунке 4 Б и В. В работах 38, 4054 была показана принципиальная возможность получения на основе жидкого стекла и отходов углеобогащения водостойких теплоизоляционных материалов.Нефтяной кек (нефтяной шлам) использовалсявкачестве отощителя и частично в качестве выгорающей добавки для изготовления теплоизоляционного материала 5567].В данной работе был использован нефтяной кек, образующийся на нефтедобывающем предприятии в г. Нефтегорск Самарской области и представляющий собой мелкодисперсный порошок тёмнокоричневого цвета (рисунок 1 Ж).Нефтяной кек ─ это твердый нефтесодержащийотход сепарации нефтешлама. Основные характеристики нефтяного шлама представлены в таблице 4.Таблица 4

Характеристики нефтяного шлама

Компонентный состав нефтяного шлама (кека) представлен в таблице 5, а физикомеханические свойства исследуемого отхода ─ в таблице 6.Химические составы: оксидный и поэлементный нефтяного кека представлены в таблицах 1 и 2. Повышенное содержание в нефтяном кеке углерода позволит снизить плотность керамического кирпича.На рисунке 2 Ж представлена рентгенограмма исследуемого нефтяного шлама (кека).

№ п/пПараметрыЕдиница измеренияКоличество1Влажность% масс10,025,02Содержание механических примесей% масс59,072,03Содержание нефти% масс9,019,04Плотностьг/см31,551,6812

Таблица 5Компонентный состав нефтяной части нефтяного шлама (кека)

Таблица 6Физикомеханические свойства нефтяного шлама (кека)

№ п/пПоказателиЕд. изм.Величина1Насыпная плотностькг/м311002Истинная плотностькг/м343003Удельная поверхностьсм2/г4900

На дифрактограмме порошка отмечаются характерные интенсивные линии (d/n 0,185; 0,228; 0,249; 0,367; 0,373 и 0,383 нм) карбонатом кальция ─ СаСО3, присутствия линий (d/n 0,280; 0,334 и 0,425 нм) обусловлены карбонатом магния ─ MgCO3, линии (d/n 0,209; 0,245 и 0,313 нм) кварцем ─ SiO2, (d/n= 0,191и 0,302 нм) доломитом ─ MgCO3●СаСО3.Электронные фото нефтяного кека представлены на рисунке 4 Г, Д, Е, которые подтверждают рентгенофазовый анализ.В работах 5567 была показана принципиальная возможность использования нефтяного кека в производстве теплоизоляционных материалов.Для производства теплоизоляционного материала в качестве отощителя и выгорающей добавки использовался золошлаковый материал Тольяттинской ТЭС [6876].Зола –рыхлый материал черного или серого цвета. Кроме минеральных веществ в ней присутствует органическая составляющая.

Химические составы: оксидный и поэлементный золошлакового материала представлены в таблицах 2и 3.Размеры частиц и гранулометрический состав исследуемого золошлакового материала представлены на рисунке 1 Д и в таблице 7.Рентгенограмма и микроструктура золошлакового материалапредставлены на рисунках 2 Д и 5 А, В.На рентгенограмме для золошлакового материала характерны интенсивные линии кварца (d/n 0,182; 0, 223; 0,245; 0,334 и 0,424 нм), присутствие линии (d/n= 0,196 нм) обусловлено кристобалитом, линии в золошлаке (d/n0,212; 0,220 и 0,269 № п/пНаименование веществСодержание в % масс1Смолы5,32Асфальтены5,33Парафины9,04Тяжёлые масла80,4Итого1001Вещества, растворимые в соляной кислоте, всего74,75

в том числе:

R2O3(Al2O3; Fe2O3)10,75

RO (CaO)21,37

RO (MgO)5,03

CaSO44,79

CaCO334,73

MgCO37,32

MgCaCO316,012Вещества нерастворимые в соляной кислоте25,25Примечание:вещества, растворимые в соляной кислоте 74,75  вещества нерастворимые в соляной кислоте 25,25  100%13

нм) говорят о наличии муллита, а линии (d/n 0,251; 0,255 и 0,269 нм) гематита, линии (d/n=0,369) магнетита и линии (d/n0,319 нм) анортита.Таблица 7Гранулометрические составы золошлакового материала

ПробыСодержание фракций (10103м), мас., %Более 0,250,250,050,050,010,010,0050,0050,001менее 0,00118,699,7933,4132,0911,693,4126,5812,8932,4033,110,504,6037,1911,235,130,411,04,148,3410,1435,3130,1913,391,7157,3011,1834,0131,4911,094,01

Минералогический состав золошлака представлен также аморфной фазой, о чем свидетельствует изменение интегральных площадей дифракционных отражений и аморфное гало» (рисунки 2 Д, 5 А).Стекловидная фаза исследуемого золошлака неоднородна и под микроскопом представлена желтобурым цветом, обусловленного наличием оксида железа. Поэтому ее светопреломление более высокое N=1,61,63.

Рисунок 5 ─ Микроструктура золошлакового материала и золы легкой фракции:Iи III─ золошлаковый материал; IIи IV─ зола легкой фракции.1 –магнетит; 2 –стекло, 3 –муллит; 4 –органические включения; 5 –кварц; 6 –анортит; 7 –полевой шпат; 8 гематит. Увеличение: I

А и Вх20000; Б и Гх24000;II–А и Вх10000; Б и Гх12000; IIIх500; IVх1000.Рисунки Iи II─ на электронном микроскопеЭМВ100БРисунки IIIи IV─с помощью электронного растрового сканирующего микроскопа Phillips525M

14

Исследования по подбору оптимальных условий удаления стеклофазы (без растворения кристаллических фаз) и определения ее содержания проводились на золошлаке согласно методикам, приведенным в работах 7587.В результате серии опытов были выбраны условия наиболее полного удаления и определения стеклофазы в золошлаке(рисунок 6).Наиболее полное выщелачивание стеклофазы из золошлака было достигнуто в результате обработки предварительно растертого и просеянного через сито №0056 образца смесью кислот: 10 % HF+0,5 % Н2SO4–в течение 1,5 ч. Полноту растворения стеклофазы контролировали просмотром под микроскопом не растворившегося остатка. Содержание стеклофазы рассчитывали по изменению массы образца до и после кислотной обработки.Кварц присутствует чаще в виде бесцветных идиоморфных кристаллов размером (30250)106м.Наличие муллита (3Al2O32SiO2) в исследуемом золошлаке будет способствовать и образованию муллита при обжиге керамического кирпича.Рентгенографический и электронномикроскопические анализы показали наличие в шлаке анортита (рисунки 2 Д и 5 А, В).

Рисунок 6 Кривые растворимости стеклофазы шлака в зависимости от времени травления и концентрации кислот:1 –травление в 5 %HF0,5 % Н2SO4 , 2 –травление в 10 %HF0,5 % Н2SO4, 3 –травление в 15 %HF0,5 % Н2SO4.

Под микроскопом освобожденная от органического вещества проба золы представлена неоднородными тонкодисперсными частичками, собранными в агрегаты. Большая часть агрегированных зол представлена бесцветными, тонкодисперсными, изотропными частичками, средний показатель преломления которых около 1,51.Меньшая часть представлена бесцветными слабоанизотропными зернами со средним показателем преломления около 1,57 точечных размеров 7588.Минералогический состав золошлакового материала представлен следующими минералами, мас. %: аморфизованное глинистое вещество  1020; органика 2025; стекловатые шарики 4565; кварц, полевой шпат 515; кальцит 35; гидрогранаты, муллит, оксиды железа 510, примеси 37. Имея повышенное содержание органики, золошлаковый материал может использоваться в производстве керамических материалов и в качестве выгорающей добавки.15

В пробе золы, обожженной при температуре 800оС кристаллическая фаза имеет показатели преломления Ng–1,6; Nр–1,58; Ng

Nр= 0,2 7580. Размеры точечных зерен достигают 2025 мкм.С помощью высокотемпературного микроскопа МБС2 были определены температура начала плавления (1300 оС) и полного плавления золы (1390 оС).Одним из основных свойств золошлака является ее теплотворная способность, позволяющая использовать ее не только как основное сырье, но и в качестве топливосодержащего исходного материала, позволяющего отказаться от ввода топлива в шихту 7780, 87, 88.Содержание углерода и теплотворная способность Тольяттинского золошлака определены согласно ГОСТ 14784. В исследуемой золе Са(углерода) 68 %; теплотворная способность рн–3582 кДж/кг.В процессе движения пульпы при намыве в золоотвале происходит фракционирование частиц не только по крупности, но и по минералогическому составу и форме зерен 88. На периферии золоотвала, какправило, образуется зола легкой фракции 8996].Схема разбивки золоотвала по зонам в зависимости от физикомеханических характеристик показана на рисунке 7 [89, 90].

Рисунок 7 Схема разбивки золоотвала по зонамв зависимости от физикомеханических характеристик

По мере движения золы из Iзоны в IVболее плотные и тяжелые частицы оседают в Iи IIзонах. Зола легкой фракции уносится водой на периферию золоотвала как наиболее легкий компонент (рисунок 7). В таблице 8приведены физикомеханические показатели золы ТЭЦ в зависимости от ее места нахождения.Таблица 8

Физикомеханические характеристики золы по зонам

Зона золоотвалаНасыпная плотность кг/м3Истинная плотность, г/см3Содержание стеклофазы, %Удельная поверхность, см2/гПотери при прокаливании, %I7008002,82,85495519003000711,0II6007002,752,855065300040003,88,3III5007002,62,756580300035000,781,3IV3505002,532,67590270030000,640,98

Провести четкую границу между зонами невозможно, зола с высоким содержанием стеклофазы встречается и в первых двух зонах, но в четвертой зоне она содержит наибольшее количество стеклофазы (7590 %, таблица 7) и практически в ней отсутствуют несгоревшие частицы (п.п.п. менее 1 % , таблица 1). Химическиесоставы: оксидный и поэлементный золы легкой фракции представлены в таблицах 1 и 2.16

Металлографический анализ (рисунок 1 Е) золы легкой фракции показал, что в исследуемых образцах встречаются в основном частицы размером от 2 до 6 мкм. Рентгенографическийи электронномикроскопический анализы представлены на рисунках 2 Е и 5 II,IV.Количественный минералогический состав золы легкой фракции представлен следующими минералами, мас., %: стекловидные частицы 5055, стекла 2025, кварц 812, гематит 45, анортит 35, полевой шпат 58, муллит 24. Золу легкой фракции в производстве керамических материалов целесообразно использовать в качестве интенсификатора спекания, для снижения температуры обжига 9194].Наличие муллита (3Al2O32SiO2) в исследуемой золе легкой фракции, как и в золошлаке, будет способствовать и образованию муллита при обжиге керамического кирпича.

4. Экспериментальная часть.Для получения керамических материалов использовали 6 составов, представленных в таблице 9.Таблица 9Составы керамических масс

КомпонентСодержание компонентов, мас. %1234561. Межсланцевая глина6060606060602. Золошлаковая смесь от сжигания горючих сланцев40─────3. Горелые породы─40────4. Отходы углеобогащения──40───5. Золошлаковый материал Тольяттинской ТЭС───40──6. Зола легкой фракции────40─7. Нефтяной кек ─────40

Керамическую массудля получения легковесного (теплоизоляционного) и высокомарочного кирпича, из составов, представленных в таблице 9, после тщательного перемешивания компонентов готовили пластическим способом при влажности 2022%. Из увлажненной керамической шихты формовали образцы в натуральную величину кирпича размером 120х250х65 мм. Сформованные образцы высушивали до остаточной влажности не более 5 %, а затем обжигали при температуре 1050оС. Изотермическая выдержка кирпича при конечной температуре 11,5 часа. В течение всего цикла обжига в рабочем пространстве печи должна поддерживаться окислительная атмосфера, что обеспечивает полное выгорание углерода и хороший внешний вид.Физикомеханические и химические свойства обожженных керамических кирпичей представлены в таблице 10.Как видно из таблицы 10, составы №14, 6 пригодны для производства легковесного (теплоизоляционного) кирпича. Строительный легковесный кирпич подразделяют в зависимости от плотности на три класса, кг/м3: А ─ от 700 до 1000; Б ─ от 1000 до 13000; В ─ от 1300 до 1450. Кирпичи, полученные из составов №14 относятся к классу В, а из состава №6 –к классу Б. По марочности кирпичи составов №1, 3 и 4 к марке М125, №2 ─ М150, №6 ─ М100, а №5 ─ М200.Теплопроводность в расчетных условиях эксплуатации определяется по специальной методике, подробно изложенной в СП 231012004 [4, 83, 95, 96].Определение коэффициента теплопроводности четырех проб (из различных составов, таблица 8) проводилось с использованием измерителя теплопроводности ИТПМГ 4 250» 95.17

Таблица10Физикомеханические показатели керамических материалов

КомпонентСостав123456Легковесный (теплоизоляционный) кирпичМеханическая прочность при сжатии, МПа14,515,214,813,4

11,2Плотность, кг/м31380142014001320

1280Морозостойкость, %32454230

28Теплопроводность, Вт/(м·оС)0,1850,2050,1900,180

0,156Высокомарочный кирпичМеханическая прочность при сжатии, МПа



22,8

Плотность, кг/м3



1750

Морозостойкость, %



114

Кислотостойкость, %



95,2

Термостойкость, циклы



3

Связь коэффициента теплопроводности Kс удельной электрической проводимостью σв металлах устанавливает закон Видемана ─ Франца:





(8)где k —постоянная Больцмана, e —зарядэлектрона.Прибор обеспечивает определение коэффициента теплопроводности в диапазоне значений λ0,021,5 Вт/(мК). Погрешность определения коэффициента теплопроводности составляет не более ±5 %.Принцип работы прибора заключается в создании стационарного теплового потока, проходящего через плоский образец определенной толщины и направленного перпендикулярно к его лицевым граням, измерении толщины образца, плотноститеплового потока и температуры противоположных лицевых граней. Общий вид прибора представлен на рисунке 8.

Рисунок 8. Измеритель теплопроводности ИТПМГ 4 250»

Образцы для испытаний подготавливают в виде прямоугольного параллелепипеда, наибольшие (лицевые) грани которого имеют форму квадрата со стороной 250×250 мм. Температура обжига образцов ─ 1050 оС. Длину и ширину образца измеряют линейкой с погрешностью не более 0,5 мм. Толщина испытываемого образца должна составлять от 5 до 50 мм.Толщину образцаHв метрах и разницу температур между нагревателем и холодильником ΔTв градусах Цельсия необходимо выбирать в соответствии с 18

рекомендациями, приведенными в 95, 96 в зависимости от прогнозируемой теплопроводности материала.Грани образца, контактирующиес рабочими поверхностями плит прибора, должны быть плоскими и параллельными. Отклонение лицевых граней жесткого образца от параллельности не должно быть более 0,5 мм.Толщину образца измеряют штангенциркулем с погрешностью не более 0,1 мм в четырех углах на расстоянии 50 мм от вершины угла и в середине каждой стороны. За толщину образца принимают среднеарифметическое значение результатов всех измерений.Вычисление коэффициента теплопроводности λ, Вт/(м·оС) и термического сопротивления R, (м2∙оС)/Вт производится вычислительным устройством прибора по формулам;(9),(10)где λ–коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м·оС); R–термическое сопротивление испытываемого образца, (м2·оС)/Вт; Rк–термическое сопротивление между лицевой гранью образца и рабочей поверхностью плита прибора, (м2·оС)/Вт. Оно учитывается при калибровке прибора по эталонным образцам; H–толщина образца, м; Tн–температура горячей лицевой грани испытываемого образца, оС; Tх–температура холодной лицевой грани испытываемого образца, оС.В ходе исследований четырех образцов были получены данные, которые представлены в таблице 10.

Как видно из таблицы 10, наименьший показатель теплопроводности (0,156 Вт/(м·оС))имели образцы из состава №6, который содержит нефтяной кек. Очевидно, это связано с тем, что содержание в нем органики наибольшее (п.п.п.35,8, таблица 1), которая в процессе обжига выгорает, а в образцах остаются поры. Как известно, наихудшими проводниками теплоты являются газы. Коэффициент теплопроводности газов возрастает с увеличением температуры и составляет 0,0060,6 Вт/(м·оС). Следует отметить, что верхнее значение относится к гелию и водороду, коэффициент теплопроводности, которых в 5—10 раз больше, чем у других газов. Коэффициент теплопроводности воздуха равен 0,026 Вт/(м·оС), а это означает, что чем больше пор в изделиях, тем меньше теплопроводность. Достижение плотности менее 1400 кг/м3и теплопроводности менее 0,20 Вт/(моС), как показывает опыт, наиболее целесообразно за счет формирование пористой структуры черепка и повышения пустотности изделий. Снижение плотности и теплопроводности только за счет пустотности изделий не эффективно. На практике существенное повышение вертикальной пустотности очень частоне дает значительного теплотехнического эффекта и вызывает определенные трудности при возведении стен, так как раствор затекает в пустоты,при этом снижается прочность и возникают трудности при формированиинаружного шва. Снижение прочности теплоизоляционного материала является следствием расклинивающего действия раствора, затекающего в пустоты и вызывающего растягивающие напряжения в изделиях.Выгорающие добавки: отходы углеобогатительных фабрик, золошлаки, отходы горячих сланцев, нефтяной кек не только повышают пористость керамических изделий, но также способствуют равномерному спеканию керамического черепка. При выгорании органической добавки выделяется небольшое количество 19

сопутствующих газов, что приводит к уплотнению стенок вокруг каждой частички, а в итоге повышает прочность всего изделия.

5. Выводы:1. Исследования показали, что нельзя выполнять наружную кладку печи из огнеупорного кирпича, так как в этом случае повышается пожарная опасность. 2. Изучение физикохимических и технологическихсвойствотходов топливноэнергетической промышленности показали, что использование исследуемых отходов с повышенным содержанием несгоревших частиц,позволяет получить легковесный керамический материал с низкой теплопроводностью без применения традиционных природных материалов. 3. Выявлено, что наименьший показатель теплопроводности имеют образцы из составов, которые содержат повышенное количество органики, которая в процессе обжига выгорает, а в образцах остаются поры.

4. Проведенные исследования и техникоэкономический анализ позволил выявить перспективность производства для России эффективных изделий стеновой керамики из отходов топливноэнергетической промышленности без применения природных традиционных материалов.

Ссылки на источники1. Абдрахимов, В.З. Вопросы экологии и утилизации техногенных отложений в производстве керамических композиционных материалов / В.З. Абдрахимов. –Самара: Самарская академия государственного и муниципального управления, 2010. 160 с.2. Абдрахимов, В.З. Экологические и практические аспекты использования отходов черной металлургии и энергетики / В.З. Абдрахимов // Энергия: экономика, техника, экология. РАН. 2011. №6. –С. 3439.3. Абдрахимов, В.З. Использование техногенного сырья цветной металлургии в производстве керамических плиток без применения природного традиционного сырья / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова// Экология и промышленность России. 2011. №6. –С. 4951.4. Абдрахимов, В.З. Исследование теплопроводности теплоизоляционных изделий из отходов производств без применения традиционных природных материалов / В.З. Абдрахимов, Т.М. Петрова, А.В. Колпаков // Огнеупоры и техническая керамика. 2012. N 12. С. 4952.5. Денисов, Д.Ю. Определение коэффициента теплопроводности керамического кирпича на основе техногенного сырья. / Д.Ю. Денисов, В.З. Абдрахимов// Промышленное и гражданское строительство. 2011. №11. –С. 7677.6. Абдрахимов, В.З. Исследование теплопроводности теплоизоляционных изделий на основе бейделлитовой глины и золошлакового материала /В.З. Абдрахимов, В.А. Михеев, Е.С. Абдрахимова // Новые огнеупоры. 2011. №7. –С. 50527. Абдрахимов, В.З. Исследование тепломассообменных процессов при обжиге теплоизоляционных изделий на основе горелых пород и бейделлитовой глины / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова, В.К. Семенычев// Новые огнеупоры. 2011. №4. –С. 3134.8. Абдрахимов, В.З. Влияние отходов углеобогащения на тепломассообменные процессы при обжиге легковесного кирпича / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова // Кокс и химия . 2011. №2. –С. 4144.9. Абдрахимов, В.З. Процессы тепломассообменных процессов при обжиге легковесного кирпича / В.З. Абдрахимов, Е.А. Белякова, Д.Ю. Денисов // Огнеупоры и техническая керамика. 2011. №12. –С. 4953.20

10. Абдрахимов, В.З. Экспериментальное исследование теплопроводности легковесного кирпича на основе бейделлитовой глины и горелых пород / В.З. Абдрахимов, Е.А. Белякова, Д.Ю. Денисов // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. № 1112. –С. 4952.11. Брохен, Е. Изменение и моделирование сопротивления термоудару огнеупорных материалов на основе Al2O3и MgO/Е Брохен, И. Петчке // Огнеупоры и техническая керамика. 2012. №12. –С. 5863.12. Ковков, И.В. Термомеханические исследования керамической черепицы / И.В. Ковков, В.З. Абдрахимов // Стекло и керамика. 2011. №4. –С. 2729.13. Elsntr I., Jeschke P., Kronert W., Protogerakis E. Thermoschockverhalten feuerfester Baustoffe aus Zirkoniumdioxid, Teil III: Experimentelle Untersuchunden, Sprechsaal; 115 (1982). –P. 542556.14. Kindery W.D. Factors affecting thermal stress resistance of ceramic materials. Journal of American Ceramic Society; 38 (1955) –P. 542556.15. Hasselman D.P.H. Unifed theory of thermal shock fracture initiation and crack propagation in brittle ceramics, J. An. Ceram. Soc.; 52 (1969). –P. 600604.16. Абдрахимов, В.З. Исследование фазовых превращений на различных этапах обжига керамзита из межсланцевой глины / В.З. Абдрахимов, Д.Ю. Денисов // Известия вузов. Строительство. 2011. №10 –С. 3442.17. Патент №2440312 Российская Федерация. RU. МПК С04В 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя / Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдрахимов В.З., Куликов В.А. –Опубл. 20.01.2012. Бюл. 2.18. Абдрахимов В.З. Процессы горения углерода при обжиге теплоизоляционного материала из отходов горючих сланцев / В.З. Абдрахимов, И.Ю. Рощупкина, Е.С. Абдрахимова // Кокс и химия. 2012. №11. –С. 3541.19. Абдрахимова, Е.С. Фазообразование при обжиге керамического материала из бейделлитовой и межсланцевой глины / Е.С. Абдрахимова, В.З. Абдрахимов // Материаловедение. 2013. №1. –С. 5158.20. Колпаков, А.В. Исследование коэффициента вспучивания фазового состава на различных этапах обжига керамзита из межсланцевой и бейделлитовой глины / А.В. Колпаков, В.З. Абдрахимов // Строительство и реконструкция. г. Орел. 2012. №5. –С. 5058.21. Абдрахимов, В.З. Отходы энергетики в производстве теплоизоляционных материалов / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова // Энергия: экономика, техника, экология. 2012. №10. –С. 5457.22. Абдрахимов, В.З. Фазовый состав и структура пористости теплоизоляционного материала из отходов производств межсланцевой глины и нефтяного кека / В.З. Абдрахимов, А.В. Колпаков // Новые огнеупоры. 2012. №9. –С. 5361.23. Колпаков, А.В. Исследование структуры пористости керамзита из глинистых материалов различного химикоминералогического состава / А.В. Колпаков, В.З. Абдрахимов // Известия вузов. Строительство. 2012. №1. –С. 3340.24. Абдрахимов, В.З. Экспериментальное исследование теплопроводности легковесного кирпича на основе бейделлитовой глины и горелых пород / В.З. Абдрахимов, Е.А. Белякова, Д.Ю. Денисов // Огнеупоры и техническая керамика. 2010. № 1112. –С. 4952.25. Куликов, В.А. Использование горелых пород в производстве кирпича полусухого прессования / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков// Башкирский химический журнал. 2010. –Том 17. №4. –С. 8284.26. Абдрахимов, В.З. Использование отходов горючих сланцев в производстве теплоизоляционных материалов без применения природного сырья / В.З. 21

Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова, И.Ю. Рощупкина, А.В. Колпаков // Экология и промышленность России. 2012. №3 (март). –С. 2831.27. Патент №2440950. С1 С04В 33/138. Керамическая масса полусухого прессования для изготовления кирпича / Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. заявл. 19.05.2010. Опубл. 27.01.2012. Бюл. №3.28. Колпаков, А.В. Физикохимические исследования горелых пород / А.В. Колпаков, В.З. Абдрахимов, Д.Ю. Денисов // MaterialVIIMiedzynarodowejnaukowipraktycznejkonferencji“Wschodniepartnerstwo–2011” Volume6. Techniczne nauki. Nowoczesne informacyjne technologie Matematyka. Budownictwo I architektura. Fizyczna kultura I sport Польша, Przemysl (мысль): Nauka I studia, 2011. Str. 8891.29. Абдрахимов, В.З. Исследование тепломассообменных процессов при обжиге теплоизоляционных изделий на основе горелых пород и бейделлитовой глины / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова, В.К. Семенычев // Новые огнеупоры. 2011. №4. –С. 3134.30. Патент №2440317 Российская Федерация. RU. МПК С04В 33/135. Керамическая масса для изготовления керамического кирпича / Абдрахимов В.З. –Опубл. 20.01.2012. Бюл. 2.31. Абдрахимов, В.З. Технология стеновых материалов и изделий: учебное пособие. / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова. Рекомендовано Учебнометодическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению 653500 Строительство» Самарский государственный архитектурностроительный университет. –Самара, 2005. 194 с.32. Абдрахимова, Е.С. К вопросу об экологии и использовании техногенного сырья в производстве строительных керамических материалов / Е.С. Абдрахимова, А.А. Бурый, В.З. Абдрахимов –Самара: Самарский государственный архитектурностроительный университет, 2005. 102 с. 33. Вдовина, Е.В. Получение керамического материала из отходов производства без применения традиционного природного сырья / Е.В. Вдовина, А.В. Абдрахимов, В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова// Экология и промышленность России. 2007. №9. С. 2325.34. Августиник А.И. Керамика / И.А Августиник Л: Лениздат», 1975. 588 с. 35. Будников, П.П. Химическая технология керамики и огнеупоров // П.П. Будников, В.Л. Балкевич, А.С. Бережной, И.А. Булавин, Г.В. Куколев. М: Стройиздат», 1972. 588 с.36. Павлов В.Ф. Физикохимические основы обжига изделий строительной керамики / В.Ф. Павлов М: Стройиздат», 1977. 272 с.37. Патент №24455246 Российская Федерация. RU. МПК С04В 14/00. Композиция для производства пористого заполнителя / Куликов В.А., Журавель Л.В., Ковков И.В., Абдрахимов В.З. –Опубл. 20.01.2012. Бюл. 2.38. Патент №2362749 Российская Федерация. RU. МПК С04В 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя / Денисов Д.Ю., Ковков И.В., Абдрахимов В.З., Журавель Л.В. –Опубл. 27.07.2009. Бюл. 21.39. Патент №2426710 Российская Федерация. RU. МПК С04В 38//06 33/132. Способ получения пористого заполнителя / Абдрахимов В.З., Семенычев В.К., Куликов В.А., Абдрахимова Е.С.–Опубл. 20.08.2011. Бюл. 23.40. Абдрахимов, В.З. Теоретические и технологические аспекты использования техногенного сырья в производстве теплоизоляционных материалов / В.З. Абдрахимов, Д.Ю. Денисов. Самара: Самарская академия государственного и муниципального управления. 2010. 72 с.41. Куликов, В.А. Исследование фазового состава керамзита на основе монтмориллонитовой глины и отходов горнообогатительной фабрики при 22

обогащении угля / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков. // Известия вузов. Строительство. 2010. №10. –С. 2529.42. Абдрахимов, В.З. Использование отходов флотации углеобогащения в производстве керамзита / В.З. Абдрахимов, В.К. Семенычев, Е.С. Абдрахимова, И.В. Ковков, В.А. Куликов // Экология и промышленность России. 2010. Май. 2010. С. 2021.43. Абдрахимов, В.З. Вовлечение отходов углеобогащения в процесс производства керамических материалов / В.З. Абдрахимов, В.А. Куликов, И.В. Ковков. // Кокс и химия. 2010. №11. –С. 3943.44. Куликов, В.А. Исследование ИКспектроскопическим методом фазового состава керамзита на основе отходов горнообогатительной фабрики при обогащении угля / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков // Башкирский химический журнал. 2010. –Том 17. №2. –С. 6365.45. Рощупкина, И.Ю. Исследование фазового состава керамзита на основе отходов горнообогатительной фабрики при обогащении угля / И.Ю. Рощупкина, В.З. Абдрахимов, Д.Ю. Денисов // Башкирский химический журнал. 2010. –Том 17. №2. –С. 136138.46. Куликов, В.А. ИК –спектроскопическое исследование фазового состава керамзита на основе отходов флотации углеобогащения / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков // Международная научнотехническая конференция Композиционные строительные материалы. Теория и практика» Пенза. Май 2010. С. 108111.47. Куликов, В.А. Изучение фазового состава пористого заполнителя изготовленного с использованием отходов горнообогатительной фабрики при обогащении угля / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков. // Материалы XVакадемических чтений РААСН –Международной научнотехнической конференции. Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии. Казань. 1417 апреля 2010. КазГАСУ. Том 1. С. 148150.48. Куликов, В.А. Исследование структуры пористости керамзита на основе отходов флотации углеобогащения / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков // Вестник МГСУ. 2010. №2. –С. 208214.49. Абдрахимов, В.З. Кинетика горения углерода в керамзите на основе монтмориллонитовой глины и отходов углеобогащения / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова. // Кокс и химия. 2011. №11. –С. 4650.50. Ковков, И.В. Пористые заполнители на основе жидкого стекла с использованием глинистого компонента, отходов углеобогащения и нефтехимии / И.В. Ковков, В.З. Абдрахимов, В.А. Куликов // Сборник статей IIIМеждународной научнопрактической конференции Актуальные проблемы экологии и охраны труда». Курск: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ЮгоЗападный государственный университет», 29 апреля 2011. –С. 7277.51. Куликов, В.А. Пористые заполнители на основе жидкого стекла, глинистого компонента и отходов углеобогащения / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков. // Сборник статей IIIМеждународной научнопрактической конференции Актуальные проблемы экологии и охраны труда». Курск: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ЮгоЗападный государственный университет», 29 апреля 2011. –С. 8287.52. Абдрахимов, В.З. Влияние отходов углеобогащения на структуру пористости легковесного кирпича / Абдрахимов В.З., Е.С. Абдрахимова // Кокс и химия. 2011. №7. –С. 4346.23

53. Абдрахимов, В.З. Влияние отходов углеобогащения на тепломассообменные процессы при обжиге легковесного кирпича / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова // Кокс и химия . 2011. №2. –С. 4144.54. Куликов, В.А. Исследование пористой структуры керамзита на основе отходов флотации углеобогащения / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков // Известия вузов. Строительство. 2011. №1. –С. 3137.55. Абдрахимов, В.З. Влияние нефтяного кека на структуру пористости теплоизоляционного материала / В.З. Абдрахимов, В.А. Куликов, Е.С. Абдрахимова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – Том 13. №4. –С. 246253.56. Михеев, В.А. Влияние нефтяных отходов на структуру пористости теплоизоляционного материала / В.А. Михеев, В.З. Абдрахимов // Огнеупоры и техническая керамика. 2011. №78. –С. 5159.57. Пат. 2433972. С1 С04В 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя / Абдрахимов В.З., Семенычев В.К., Куликов В.А., Абдрахимова Е.С., заявл. 27.04.2010. Опубл. 20.11.20011. Бюл. №32.58. Пат. 2455248. С2 С04В 14/12. Композиция для производства пористого заполнителя / Ковков И.В., Журавель Л.В, Куликов В.А., Абдрахимов В.З., заявл. 22.03.2010. Опубл. 10.07.2012. Бюл. №19.59. Колпаков, А.В. Фазовый состав и структура пористости теплоизоляционного материала из отходов производств межсланцевой глины и нефтяного кека / А.В. Колпаков, В.З. Абдрахимов // Новые огнеупоры. 2012. №9. –С. 5361.60. Абдрахимов, В.З. Исследование тепломассообменных процессов при обжиге легковесного кирпича на основе межсланцевой глины и нефтяногокека / В.З. Абдрахимов, А.В. Колпаков // Огнеупоры и техническая керамика. 2011. №1112. –С. 242861. Абдрахимов, В.З. Использование нефтяного кека в производстве теплоизоляционных материалов на основе жидкостекольных композиций / В.З. Абдрахимов, Е.С.Абдрахимова // Промышленный сервис. 2012. №2. –С. 3649.62. Абдрахимов, В.З. Исследование фазового состава и структуры пористости теплоизоляционного материала на основ монтмориллонитовой глины и нефтяного кека / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова, В.А. Куликов // Материаловедение. 2011. №9. –С. 4854.63. Куликов, В.А. Исследование фазового состава керамзита на основе нефтяного кека и смышляевской глины / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков // Башкирский химический журнал. 2010. Том 17. №3. С. 8183.64. Куликов, В.А. Физикохимические исследования нефтяного кека / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов // Сборник статей IIМеждународной научнопрактической конференции. Актуальные проблемы экологии и охраны труда». Курск: Курский государственный технический университет. 2010. –С.98101.65. Куликов, В.А. Исследование химикоминералогических свойств и физикомеханических характеристик твердого нефтесодержащего продукта сепарации нефтешлама / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков // Международная научнотехническая конференция: Новые энергои ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов. Пенза, ПГУАС. 2009. –С. 8790.66. Куликов, В.А. Экологические и практические аспекты использования отходов сепарации нефтешлама в производстве керамзита / Куликов В.А., В.З. Абдрахимов, И.В. Ковков // Строительный вестник Российской инженерной академии 2010. –Вып. 11. –С. 6268.67. Куликов, В.А. Исследование твердого нефтесодержащего отхода сепарации нефтешлама методом рентгенофазового анализа / В.А. Куликов, В.З. Абдрахимов, 24

И.В. Ковков, Е.В. Вдовина // Материалы 67й Всероссийской научнотехнической конференции по итогам НИР 2009 года. Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Самара. СГАСУ. 2010. –С. 210213.68. Патент №2354626. С1 С04В 33/135. Керамическая масса для производства керамического кирпича / Абдрахимова Е.С., Вдовина Е.В., Абдрахимов В.З., Абдрахимов А.В., Кожевников В.И. Опубл. 10.05.2009. Бюл. №13.69. Патент №2417200. С1 С04В 33/32. Керамическая масса для изготовления кирпича / Денисов Д.Ю., Абдрахимов В.З. Опубл. 27.04.2011. Бюл. №12.70. Патент №2354627. С2 С04В 33/135. Керамическая масса для изготовления кирпича / Абдрахимова Е.С., Вдовина Е.В., Абдрахимов В.З., Хлыстов А.И., Абдрахимов А.В., Кожевников В.А. Опубл. 10.05.2009. Бюл. №13.71. Патент №2412130. С1 С04В 33/132. Керамическая масса для изготовления кирпича / Абдрахимов В.З., Ковков И.В., Абдрахимова Е.С. Опубл. 20.02.2011. Бюл. №5.72. Патент №2346908. С2 С04В 33/132. Керамическая масса для изготовления кирпича / Ковков И.В., Шевандо В.В., Абдрахимов В.З., Денисов Д.Ю., Абдрахимова Е.С., Абдрахимов А.В., Вдовина Е.В. Опубл. 20.02.2009. Бюл. №5.73. Патент №2341419. С2 С04В 33/132. Керамическая масса для изготовления кирпича / Ковков И.В., Шевандо В.В., Абдрахимов В.З., Денисов Д.Ю., Абдрахимова Е.С., Абдрахимов А.В., Вдовина Е.В. Опубл. 20.12.2008. Бюл. №35.74. Патент №2410355. С1 С04В 33/132. Керамическая масса для изготовления кирпича / Абдрахимов В.З., Ковков И.В. Опубл. 27.01.2011. Бюл. №3.75. Абдрахимов, В.З. Влияние золошлакового материала на физикомеханические свойства и фазовый состав кирпича на основе бейделлитовой глины / В.З. Абдрахимов, В.В. Шевандо, А.В. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова // Известия вузов. Строительство. 2008. №7. С. 2025. 76. Абдрахимова, Е.С. Использование золошлакового материала Тольяттинской ТЭС в производстве кирпича / Е.С. Абдрахимова, В.В. Шевандо, В.З. Абдрахимов // Труды XIВсероссийского Конгресса Экология и здоровье человека» на тему: Проблемы выживания городов. –Самара, 2006. С. 45.77. Абдрахимов, В.З. Производство керамических изделий на основе отходов энергетики и цветной металлургии. / В.З. Абдрахимов УстьКаменогорск: ВосточноКазахстанский государственный технический университет, 1997. 289 с. 78. Абдрахимов, В.З. Физикохимические процессы структурообразования в керамических материалах на основе отходов цветной металлургии и энергетики / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова УстьКаменогорск: ВосточноКазахстанский государственный технический университет, 2000. 375 с.79. Абдрахимов, В.З. Химическая технология керамического кирпича с использованием техногенного сырья. Учебное пособие рекомендовано Учебнометодическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства в качествеучебного пособия для студентов, обучающихся по направлению 653500 Строительство». / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова. Самара, СГАСУ, 2007. 432 с.80. Абдрахимов, В.З. Исследование железосодержащего традиционного природного и техногенного сырья на спекание керамических материалов. Влияние ионов Fe2+и Fe3+на образование низкотемпературного муллита / В.З. Абдрахимов –Самара: СГАСУ, 2009. 427 с.81. Абдрахимов, В.З. Технология стеновых материалов и изделий / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова Самара: Самарский государственный архитектурностроительный университет. 2005. 194 с.25

82. Абдрахимов В.З. Экологические и практические аспекты совместного использования отходов черной металлургии и энергетики / В.З. Абдрахимов // Энергия: экономика, техника, экология. РАН. 2011. №10. –С. 3439.83. Абдрахимов, В.З. Исследование теплопроводности теплоизоляционных изделий на основе бейделлитовой глины и золошлакового материала / В.З. Абдрахимов, В.А. Михеев, Е.С. Абдрахимова // Новые огнеупоры. 2011. №7. –С. 5052.84. Абдрахимов, В.З. Влияние золошлакового материала на свойства кирпича / В.З. Абдрахимов, В.В. Шевандо, А.В. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова, Е.В. Вдовина. // Экология и промышленность России. 2009. №3. С. 3032.85. Ковков. И.В. Влияние фазового состава на морозостойкость керамического кирпича на основе бейделлитовой глины, фосфорного шлака и золошлакового материала / И.В. Ковков, В.З. Абдрахимов // Башкирский химический журнал. 2008. Том 15. №3. С. 7981.86. Абдрахимов, В.З. Основы материаловедения / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова. Самара: издво Самарский государственный архитектурностроительный университет. 2006. 495 с.87. Абдрахимов, В.З. Применение техногенного сырья в производстве кирпича и черепицы. / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова, Д.В. Абдрахимов, А.В. Абдрахимов. СанктПетербург: издво Недра». 2004. 126.88. Абдрахимова, Е.С. Исследование керамического композиционного материала на ос новее бейделлитовой глины и золошлаковых отходов / Е.С. Абдрахимова, В.З. Абдрахимов // Химия твердого топлива. 2012. №3. –С. 4955. 89. Абдрахимов, В.З. Образование золы легкой фракции и перспектива ее использования в производстве керамических плиток / В.З. Абдрахимов // Комплексное использование минерального сырья. 1988. №6. С. 7578.90. Абдрахимов В.З. Влияние золы легкой фракции на физикомеханические свойства керамической плитки / В.З. Абдрахимов // Комплексное использование минерального сырья. 1988. №7. С. 7580.91. Абдрахимов, В.З. Применение легкой фракции золы и волластонита в производстве облицовочной плитки / В.З. Абдрахимов // Комплексное использование минерального сырья. 1986. №11. С. 6870.92. Абдрахимов, В.З. Влияние помола золы легкой фракции на технологические свойства керамических масс / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова // Комплексное использование минерального сырья. 1998. №6. С. 8991.93. Абдрахимов, В.З. Оптимизация содержания золы легкой фракции в составах керамических масс / В.З. Абдрахимов, Е.С. Абдрахимова // Стекло и керамика. 2006. №3. С. 2627.94. Абдрахимов, В.З. Исследование влияния золы легкой фракции на микропористость керамики /В.З. Абдрахимов // Огнеупоры и техническая керамика. 2006. №9. С. 3740.95. СП 231012004. Проектирование тепловой защиты здания. –М.: Госстрой России 2004.–140 с. 96. Измеритель теплопроводности ИТПМГ 4 250». Руководство по эксплуатации. –Челябинск: ООО СКБ Стройприбор». 2008. –29 с.

Abdrakhimov Vladimir,doctor of Technical Sciences, Professor, Samara Academy of State and Municipal Management, Samara.Denis Denis, candidates for a degree of Candidate of Technical Sciences Samara Academy of State and Municipal Management, Samara.26

Alexander Kolpakov,graduate Samara Academy of State and Municipal Management, Samara.The thermal conductivity of insulating materials from the waste of fuel and energy industry without natural traditional materialsAbstract.Studies have shown that you can not make the clutch outer furnace refractory brick, as in this case, increases fire hazard. It is shown that the useof waste fuel and energy industry with a high content of unburned particles provides a lightweight, low thermal conductivity ceramic material without the use of traditional natural materials.Keywords:insulation material, waste energy, mezhslantsevaya clay mixture of ash, burnt rocks, thermal, oil cake, ash light fraction mullite, anorthite, cristobalite, hematite.