Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0099

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0099
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Название доклада
Разработка энергосберегающей технологии производства бесклинкерных вяжущих с использованием высокоосновных металлургических шлаков
Докладчик
Мазов Илья
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью проекта является разработка технологии создания бесклинкерных вяжущих нового типа на основе высокоосновных шлаковых отходов металлургического производства с целью создания материалов для дорожно-строительной индустрии.
Объектом исследования является высокоосновные шлаки металлургических производств, представляющие собой сложные многокомпонентные оксидные системы, преимущественно содержащие оксиды кальция, магния, алюминия, кремния, а также различные химические активаторы металлургических шлаков.
Актуальность и новизна исследования
Разрабатываемая технология должна обеспечивать производство вяжущих материалов для технологий дорожного строительства с использованием отходов металлургического производства. Развитие данной технологии позволит удешевить процесс строительства, а также решить ряд экономических и экологических проблем, стоящих в настоящее время перед предприятиями металлургического комплекса. Созданные безклинкерные цементоподобные вяжущие составы могут быть использованы при строительстве дорог и укреплении грунтов, благодаря чему существенно снизится стоимость строительства и появятся возможности интенсификации развития дорожной сети России.
Описание исследования

В ходе работ использованы передовые методики и подходы к исследованию и синтезу новых материалов.

Свойства исходных и полученных материалов исследованы с использованием оборудования мирового уровня и высококлассных специалистов и научных сотрудников НИТУ «МИСиС».

Для решения поставленной задачи инициаторами проекта использованы наиболее современные существующие в мире научно-технические подходы, аналитический подход при анализе литературных данных и патентном поиске, а также моделирование процесса активации золошлаковых материалов.

Исследование научно-технической информации и нормативно-правовой документации по задачам Проекта проведены с использованием широкого круга ресурсов, в том числе платной базы Web of Science, на которую НИТУ «МИСиС» осуществляет ежегодную подписку.

Исследование физико-химических и механических параметров материалов является частью предлагаемой работы.

Коллектив исполнителей обладает огромным опытом в области разработки новых материалов и материаловедения.

Исследования физико-химических свойств нанодисперсных композитов в НИТУ «МИСиС» проводятся с 1995 года под руководством учителя заявителя – проф., д.т.н. В.В. Лёвиной, автора большого количества монографий и статей, посвященных этой проблеме. В настоящее время широким фронтом ведутся работы по разработке новых типов материалов – металлических, полимерных, композиционных.

Работы будут выполняются членами единственной в НИТУ «МИСиС» официально зарегистрированной научной школы академика А.В. Елютина.

Полноценная научно-техническая реализация подходов обеспечена использованием наиболее современных технических средств.

Рентгенофлуоресцентный анализ. Исследования элементного состава образцов будут проведены методом рентгенофлуоресцентной

спектрометрии проводились на рентгенофлуоресцентном энергодисперсионном спектрометре «ЮНИСПЕК СР1» компании «Элватех». Для всех образцов время набора данных 90 секунд.

Тип образцов – твердые жидкие, порошковые, пленки, фильтры. Диапазон определяемых элементов от Mg до U. Чувствительность: от 1 ppm. Рентгеновская трубка Rh, 45 кВ.

Рентгеновский дифракционный анализ. Рентгеновские исследования образцов проведены на дифрактометре фирмы «Rigaku ULTIMA IV» на излучении Co (длина волны 1.79021 Ǻ). Съемку проводили в интервале 2θ = 35-120º с шагом 0.1º, время экспозиции – 2 с. Величина уширения β вычисляется при помощи программы «RENTGEN» методами аппроксимации и Фурье анализа. Эталоном служит отожжённая медь.

Электронно-микроскопический анализ. Исследование микроструктуры проведены на сканирующем электронном микроскопе «Hitachi TM-1000». Разрешение не менее 50 нм; Глубина резкости: менее 0,5 мм, возможность работать в неглубоком вакууме 270 Па. Для проведения анализа на микроскопе «Hitachi TM-1000» образцы наносят в сухом виде на подложку из проводящего графитового скотча.

Анализ распределения частиц по размерам будет проводиться на лазерном дифракционном анализаторе «Fritsch Analysette-22 Nanotech». Прибор позволяет осуществлять определение распределения частиц по размерам в диапазоне 0.01-2000 мкм. Принцип действия – дифракция когерентного лазерного излучения на малых частицах. Образцы подвергаются диспергированию в жидкой среде (в данном случае в воде), стабильность коллоида поддерживается ультразвуковой обработкой.

Анализ величины удельной поверхности. Измерение величины удельной поверхности (Sуд) конечных и исходных продуктов проводили на анализаторе удельной поверхности и пористости Quantachrome Nova2200 методом БЭТ по низкотемпературной адсорбции азота. Погрешность измерений величины удельной поверхности составляет 5 %. Прибор позволяет измерять давление от 13,3 Па до 133,3 КПа с погрешностью 0,3 %.

Прецизионные установки и приборы, используемые в работе:

  • рентгеновский дифрактометр «RIGAKU ALTIMA IV» (Япония);
  • термоанализатор SDT Q600 (США);
  • рентгенофлуоресцентный спектрометр «Юниспек 12» (Россия);
  • анализатор удельной поверхности по низкотемпературной адсорбции азота «Quantachrome NOVA 1200e» (США).
Результаты исследования

В ходе ПНИЭР решен ряд научных и технических проблем.

1. Разработка методов модификации и активации металлургических шлаков проведена с учетом химического, фазового, гранулометрического состава шлаковых материалов. В ходе работ по Проекту разработаны методы химической и механической активации шлаков, подобраны оптимальные режимы проведения процесса активации, что в совокупности позволило разработать эффективную методику предварительной подготовки шлаковых материалов.

2. Разработка методов получения и рецептур бесклинкерных вяжущих на основе металлургических шлаков была проведена с использованием полученных ранее активированных шлаковых материалов и комплекса данных об их свойствах. Рецептуры бесклинкерных вяжущих разработаны с учетом требований строительной отрасли и экономических параметров процесса.

3. Разработка методов получения и рецептур строительных материалов с использованием вяжущих на основе шлаковых материалов проведена, опираясь на массив данных, полученных при решении предыдущих задач. В ходе работ разработаны энергоэффективные методы получения строительных материалов, позволяющие осуществлять направленное регулирование свойств конечных материалов с целью получения строительных материалов с комплексом улучшенных свойств и оптимальными экономическими параметрами.

Успешное решение задач ПНИЭР обеспечено привлечением к работам высококлассных специалистов-исследователей, а также использованием современного научно-исследовательского оборудования, которое позволило обеспечить проведение комплексных исследований на мировом уровне.

В ходе решения поставленных в рамках ПНИЭР задач были использованы современные научно-методические подходы, предлагаемые способы решения задач ПНИ обладают высоким уровнем новизны и актуальности.

В ходе выполнения ПНИЭР получены результаты интеллектуальной деятельности в области методов утилизации шлаков и создания новых типов материалов для дорожного строительства, которые будут в дальнейшем защищены путем патентования согласно законодательству РФ или переведены в режим коммерческой тайны («ноу-хау»).

Практическая значимость исследования
Возможными потребителями ожидаемых результатов ПНИ могут являться крупные сталелитейные компании, такие как ОАО «Северсталь», Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК), Западно-сибирский металлургический комбинат (ЗСМК), ОАО «Мечел» и другие предприятия черной металлургии, в производственном цикле которых присутствуют шлаки доменного производства.Кроме предприятий металлургического сектора, потребителем результатов, которые будут получены в ходе выполнения ПНИ, будут являться организации, связанные с дорожным строительством – как крупные (ФГУП «Автодор», ФГУП «СпецСтрой России»), так и предприятия среднего и малого инновационного бизнеса, адаптирующие разработанную методику под конкретные типы отходов..Использование технологии утилизации металлургических шлаков позволит расширить ассортимент коммерческой продукции металлургических предприятий, снизить нагрузку на окружающую среду, значительным образом снизить расходы на дорожное строительство и повысить качество строящихся автодорог и подобных объектов
Постер

Poster_template_TS.ppt