Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка энергосберегающей технологии производства бесклинкерных вяжущих с использованием высокоосновных металлургических шлаков

Номер контракта: 14.578.21.0099

Руководитель: Мазов Илья Николаевич

Должность: эксперт кафедры Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
безклинкерные вяжущие, шлак, зола, доменное производство, дорожное строительство

Цель проекта:
1.Разработка научно-методических и технико-технологических подходов к созданию бесклинкерных вяжущих нового типа на основе высокоосновных шлаковых отходов металлургического производства с целью дальнейшего использования для создания материалов для гражданского и дорожного строительства. 2.Создание научно-технических основ создания новых типов строительных материалов с улучшенными эксплуатационными и технико-экономическими показателями с использованием бесклинкерных вяжущих на основе активированных металлургических шлаков. 3.Разработка научно обоснованных и экспериментально подтвержденных методов и технологий использования новых материалов для гражданского и дорожного строительства.

Основные планируемые результаты проекта:
В рамках работы были проведены комплексные исследования различных типов доменных шлаков, а также минеральных промышленных отходов, которые планируется использовать в качестве активаторов. Разработанная методика изготовления бесклинкерного вяжущего из доменного гранулированного шлака с использованием аппаратов с вращающимся электромагнитным полем, благодаря чему существенно снижаются затраты на измельчение и гомогенизацию материалов. С использованием современных аналитических методик разработаны подходы для подбора наиболее эффективных типов шлаков и материалов активаторов, что позволит обеспечить повсеместное внедрение создаваемой технологии в различных районах РФ на основе местных крупнотонажных отходов. Разработаны научно-методические подходы к организации производства нового материала - безклинкерного вяжущего, заменителя цемента - с улучшенными эксплуатационными и технико-экономическими показателями. Благодаря низким затратам энергии на измельчение и возможности использования в качестве основного компонента отходов металлургии обеспечивается высокий инновационный потенциал разработки, которая позволит существенно повысить эффективность технологий гражданского и промышленного строительства.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом проекта является технология для создания бесклинкерных вяжущих материалов из отходов доменного производства. Использование отходов доменного производства - гранулированных шлаков позволяет решать следующие задачи - энергоэффективная технология получения беклинкерных вяжущих и утилизация промышленных отходов. Современные методики подразумевают неполное замещение вяжущего компонента в составе цементных материалов отходами доменного и сталеплавильного производства. Данный проект направлен на полное замещение вяжущих компонентов клинкера на подготовленный металлургический шлак. В мировой практике для подготовки шлаковых материалов используют мельницы различных типов, которые характеризуются большими энергозатратами. Поскольку гранулированные металлургические лаки являются относительно мягким материалов, в рамках данной работы для их гомогенизции и измельчения предложено использовать разрабатываемые в МИСиС аппараты, в которых измельчение осуществляется магнитными элементами в условиях вращающегося электромагнитного поля. Сочетание использования высокоэнтальпийных типов промышленных отходов (металлургические шлаки, золы уноса ТЭС, мусоросжигательных заводов и др.) с высокоэффективным методом гомогенизации обеспечивает высокий уровень энергетической эффективности разрабатываемой технологии.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Областями применения ожидаемых результатов ПНИЭР будут являться в первую очередь металлургическая и строительная отрасли. Разработка технологии использования металлургических шлаков в строительной отрасли позволит обеспечить утилизацию крупнотоннажных отходов черной металлургии и улучшить экологическую ситуацию в районе расположения металлургических производств.
Разработанные методики утилизации шлаков металлургического производства и получения новых вяжущих материалов будут представлять практический интерес как для крупных металлургических предприятий, генерирующих отходы, так и для строительных компаний, специализирующихся на производстве строительных материалов и производстве работ. Закономерным продолжением исследований станет проведение ОКР, направленной на создание опытной- промышленной технологии использования и утилизации различных шлаковых отходов металлургического, теплоэнергетического, химического, горнодобывающего, огнеупорного производств, что в перспективе
ближайших десятилетий позволит существенно снизить уровень загрязненности окружающей среды в регионах с развитой промышленностью.
В рамках единой технологии будет обеспечена утилизация высокоосновных шлаков металлургического производства, получение на их основе бесклинкерного вяжущего и последующее его использование для строительства. Разработанные методики утилизации шлаков металлургического производства и получения новых вяжущих материалов будут представлять практический интерес как для крупных металлургических предприятий, генерирующих отходы, так и для строительных компаний, специализирующихся на производстве строительных материалов и производстве работ. Областями применения результатов данного проекта являются дорожное и гражданское строительство. В качестве конечного продукта проекта выступает энергоэффективная технология по получению бесклинкерных вяжущих материалов, которые по прочностным характеристикам соответствуют промышленным цементам, при этом характеризуются себестоимостью ниже в 1.5-2 раза.

Текущие результаты проекта:
На данный момент полностью методами рентгеновского анализа, рентгенофлуоресцентной спектроскопии, рамановской спектрометрии, термогравиметрии и другими методами исследованы составы шлаковых отходов, так же изучены составы различных отходов промышленности, которые могут выступать в роли добавок для бесклинкерных вяжущих. Разработаны методики предварительной подготовки металлургических шлаков для получения бесклинкерных вяжущих, подразумевающие возможность широкого применения в практике строительства. Отработана методика для получения бесклинкерных вяжущих с использованием аппарата вихревого слоя. Проведена оптимизация составов с точки зрения обеспечения наилучших вяжущих свойств в сочетании с утилизацией различных типов промышленных отходов.