Введение 2
Глава I. Литературный обзор 5
§ 1.1. Классификация промышленных отходов 5
§ 1.2. Общие методы утилизации промышленных отходов 8
§ 1.3. Опыт применения техногенных отходов в производстве керамических материалов 13
Глава II. Патентный анализ 20
§ 2.1. Патенты, связанные с повышением энергоэффективности керамических материалов 20
§ 2.2. Патенты, связанные с повышением прочностных характеристик керамических материалов 23
§ 2.3. Патенты, связанные с улучшением эстетических 24
характеристик керамических материалов § 2.4. Оформление патента 25
Глава III. Практическая часть 29
§ 3.1. Использование отходов машиностроительной отрасли в 29
качестве добавки к керамической шихте
§ 3.2. Исследование возможности переработки нефтяного шлама путём производства керамических материалов
33
§ 3.3. Применение отходов легкой промышленности в технологии изготовления керамических материалов 49
Выводы 56
Литература 57
В современном мире остро стоит проблема утилизации и переработки промышленных отходов. Ежегодно образуется более 25 млрд. тонн твёрдых промышленных отходов. Из этого количества почти третья часть - более 7 млрд. тонн - приходится на Россию. В целях привлечения внимания общества к вопросам экологического развития Российской Федерации, сохранении биологического разнообразия и обеспечения экологической безопасности 2017 год в Российской Федерации объявлен Годом экологии (Указ Президента Российской Федерации от 05.01.2016 г. № 7). Также согласно концепции долгосрочного развития Российской Федерации на период до 2020 г. (Распоряжение Правительства РФ от
17.11.2008 N 1662-р) одним из главных направлений обеспечения экологической безопасности является экология производства.
Ежегодные огромные отходы промышленного производства (золы от работы ТЭС, отвалы добывающих отраслей и пр.) и связанные с этим значительные затраты на их складирование и утилизацию давно привлекают внимание различные научно-исследовательские институты. Выполнено множество разработок и вложены значительные средства в решение проблемы сокращения запасов отходов и снижения их вредных воздействий. (В частности, отходы применяются в качестве материала для обратных засыпок, добавки для производства различных строительных материалов и изделий, на их основе разработаны образцы вяжущих материалов и т.д.) Однако на настоящий момент объем использования отходов по всем направлениям не превышает 14 -16% от их годового накопления. Поэтому направление использования отходов в такой материалоемкой отрасли, как строительство, является наиболее перспективным.
Согласно статье №21 ФЗ «Об отходах производства и потребления» одним из основных принципов экономического регулирования в области обращения с отходами является уменьшение количества отходов и вовлечение их в хозяйственный оборот [1].
По данным Росприроднадзора [2] по состоянию на начало 2016 года количество накопившихся в России отходов производства и потребления составило более 31 миллиарда тонн, что составляет прирост порядка 7 % по сравнению с 2015 годом. С 2012 года ежегодно в РФ образуются около 5 миллиардов тонн отходов производства и потребления (Рис. 1). Из них используются и подвергаются переработке не более 3 миллиардов тонн, остальное складируют, захороняют или выбрасывают на свалки. Низкий показатель вовлеченности техногенных отходов в качестве вторичного сырья для промышленного производства свидетельствует об отставании России в вопросах создания экологически чистых технологий по сравнению с США,
В целях привлечения внимания общества к вопросам
экологического развития Российской Федерации, сохранения биологического разнообразия и обеспечения экологической безопасности 2017 год объявлен Годом экологии в России [3].
На данный момент существует множество способов утилизации и переработки отходов производства, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки, однако, по мнению авторов, одним из наиболее оптимальных методов утилизации является внедрение техногенных отходов в технологию изготовления керамических материалов.
Производство керамических изделий - одно из самых материалоемких отраслей промышленности. Острой проблемой данного сектора экономики является истощение природных ресурсов, служащих сырьем для керамической промышленности, что сказывается на качестве и себестоимости керамических изделий. Техногенные отходы могут служить дешевым сырьем и модификатором, улучшающим в некоторых случаях свойства керамического камня. Однако недостаточная изученность техногенного сырья и его поведения при обжиге в составах керамических масс ограничивает его применения в производстве различных видов керамических материалов.
В связи с этим разработка технологий вторичного использования различных отходов производства в керамической шихте является первостепенной задачей благоприятного экологического и экономического развития страны.
В выпускной работе исследована возможность использования техногенных отходов в качестве добавки к керамической шихте для производства керамических материалов с улучшенными физикомеханическими характеристиками.
Целью выпускной работы являлось снижение негативного воздействия промышленных отходов на окружающую среду путем разработки технологий их применения в производстве керамических материалов.
Разработана технология утилизации отхода магнезита в керамическую шихту. При этом установлена возможность использования добавки из отхода для снижения огневой усадки изделия, обожженного при температуре 1050°С. Образцы из глины Алексеевского месторождения с добавлением 2-5% отхода магнезита, обожженные при 1150°С, с прочностью при сжатии 145-155 МПа, водопоглощением менее 2 %, плотностью 2,25 г/см3 соответствуют стандартам ведущих производителей клинкера.
По результатам экспериментальных исследований установлена возможность получения строительного керамического кирпича с плотностью 1,76-1,58 г/см3 и прочностью 20-25 МПа при обжиге 950 °С и 1,84-1,76 г/см3 и прочностью 25-30 МПа при обжиге 1000 °С, что согласно нормативным требованиям относится ко 2 классу средней плотности и маркам М200, М250, М300 по прочности на сжатие (ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические. Общие технические условия).
Получен инновационный керамический материал - пеностеклокерамика.
По результатам экспериментальных исследований установлена возможность получения новых строительных керамических изделий с улучшенными характеристиками на основе глинистого сырья Республики Татарстан с модифицирующей добавкой из техногенных отходов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
