Переработка отходов добычи мрамора в производстве минерально-полимерных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат наук Кочнева Александра Викторовна

• Кочнева Александра Викторовна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Кочнева Александра Викторовна

1.2.1 Наполнители цементов и бетонов

1.2.2 Наполнители полимеров

1.3 Анализ влияния наполнителя на характеристики материалов

1.3.1 Каолин

1.3.2 Карбонат кальция

1.3.3 Тальк

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Микромрамор

2.2 Полимеры как связующее для производства композитных материалов

2.2.1 Поливинилхлорид

2.2.2 Механизм взаимодействия полимера с минеральным наполнителем

2.3 Методы исследования композиционных материалов

3 ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ГОРНО-ДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

3. 1 Инновационные минерально-полимерные композиты на основе отходов

3.2 Исследование возможности получения минерально-полимерного композита на основе мраморной пыли

3.2.1 Получение опытных образцов композиционного материала

3.2.2 Изучение процессов взаимодействия наполнителя и связующего в составе композита

3.2.3 Технологическая схема производства новых материалов на основе отходов добычи мрамора

4 ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ МПК НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ МРАМОРА

4.1 Прочностные характеристики

4.2 Структура материала

4.3 Химическая стойкость и водопоглощение

4.4 Рентгенофазовый анализ

4.5 Термический анализ

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ПРОИЗВОДСТВА МПК

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Акт внедрение на ООО «Экостройинновации»

Приложение Б. Акт внедрения в учебный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Переработка отходов добычи мрамора в производстве минерально-полимерных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время существует комплекс проблем, связанный с образованием и накоплением промышленных отходов и ускорением истощения природных ресурсов. Это негативно влияет на состояние природной среды и требует незамедлительного решения проблемы. Особенно велики объемы отходов, образующиеся в процессе добычи и переработки горных пород. Например, при добыче и переработке мрамора совокупный объем отходов может достигать 33 % от общей массы породы. Образование горных отвалов приводит к отчуждению земель, а ветровая эрозия и осадки провоцируют миграцию загрязняющих веществ в почвы. Помимо очевидного ущерба от складирования, опасность представляет пылевидная фракция, образующаяся при взрывных работах, транспортировке и непосредственно при хранении мрамора. Она наиболее подвержена миграции в окружающую среду при выветривании и с осадками.

Использование отходов в качестве вторичного сырья позволяет сократить объемы накопленных и вновь образующихся отходов горного производства. Наиболее широкое применение отходы добычи минерального сырья нашли в строительной отрасли. Особого внимания здесь заслуживает производство композиционных строительных материалов из отходов горнодобывающей отрасли, что немаловажно в условиях экономических санкций России. Переработка отходов добычи мрамора для производства минерально-полимерных материалов одно из важнейших задач, как в области охраны окружающей среды, так и экономики. Однако возможность использования отходов мраморной пыли при производстве минерально -полимерных строительных материалов требуют дополнительной теоретической и практической проработки.

Таким образом, разработка технологии переработки отходов добычи мрамора является актуальной как с экономической, так и с социально -экологической точек зрения.

Работа выполнена в рамках:

• Программы "Развитие научного потенциала высшей школы", Минобрнауки, 2012-2013 г.г. Проект ГЗ № 3.2091.2011«Исследование закономерностей взаимодействия полимерной и минеральной составляющих в процессе созданий новых композиционных материалов».

• Программы Минобрнауки "Развитие научного потенциала высшей школы". Проект ГЗ № 1118 «Исследование механизма влияния наноструктурирующих компонентов и принципа их взаимодействия с полимерно-минеральными матрицами при создании новых композиционных материалов с использованием отходов», 2014-2016 г.г.

• Программы "Развитие научного потенциала высшей школы" Проект ГЗ № 11.8090.2017/БЧ «Теоретическое обоснование упрочнения и деструкции газонаполненных композиционных материалов на основе термореактивных смол и отходов промышленности», 2017-2019 г.г.

Степень научной разработанности. Применение минеральных отходов в качестве наполнителя изучено в работах В.Е. Лотоша, Л.И. Дворкина, Е.С. Тумановой, В.Ф. Пановой и др. Наполнение полимеров минеральными дисперсными материалами освещено в работах Берлина А.А., Липатова Ю.С., Каца Г.С., Пахомова С.И., Трофимова Н.Н. и др.Работы по данным вопросам имеют большую научную значимость. Особого внимания заслуживают работы Гузеева В.В., рассматривающие аспекты наполнения ПВХ, в том числе дисперсным карбонатом кальция. Однако большинство исследований проведено с использованием монодисперсных наполнителей, тогда как влияние степени наполнения полидисперсными наполнителями на характеристики материалов требует дополнительного изучения.

Цель работы. Утилизация отходов добычи и переработки мрамора в производстве минерально-полимерных строительных материалов.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработка технологии утилизации отходов добычи и переработки мрамора с получением минерально-полимерных композиционных материалов.

2. Изучение характера взаимодействия сырьевых компонентов, изменения структуры минерально-полимерного материала в зависимости от степени наполнения полидисперсными отходами.

3. Обоснование и оптимизация режимов производства минерально -полимерных композитов.

4. Установление зависимости свойств материалов от характеристик наполнителя и степени наполнения.

5. Определение эколого-экономических преимуществ производства новых материалы в сравнении с имеющимися аналогами.

Научная новизна

1. Установлены условия получения минерально-полимерных композитов из отходов добычи и переработки мрамора с сохранением структуры полимера за счет повышения температуры термодеструкции при введении до 60 % микромрамора.

2. Установлено, что введение в минерально-полимерный композит до 60 % микромрамора увеличивает температуру начала термического разложения материала на 80 °С и снижает тепловой эффект разложения на 3562 Дж/г.

3. Обосновано улучшение прочностных характеристик за счет удельной поверхности, плотности упаковки и пространственной ориентации частиц наполнителя. Установлена зависимость прочностных свойств минерально-полимерного композиционного материала от массовой доли: увеличение степени наполнения до 50 % повышает предел прочности на растяжение на

0,8 МПа и предел прочности на сжатие на 1,5 Мпа; уменьшение предела прочности на изгиб при увеличении степени наполнения до 50 % на 13,5 МПа.

Теоретическая и практическая значимость работы.

На основании теоретических и экспериментальных исследований предложен способ утилизации отходов добычи и переработки мрамора.

Доказана возможность термостабилизации ПВХ-композиций полидисперсными отходами мрамора при высоком наполнении с сохранением структуры полимера, что позволяет получить материалы повышенной прочности, увеличить температуру переработки, предотвратить термическую деструкцию ПВХ.

Установлены зависимости свойств новых материалов от состава композиции, характеристик отходов, технологических параметров процесса экструзии.

Определены технологические условия экструзионной переработки высоконаполненной отходами мрамора (40-50 % по массе) ПВХ-композиции, позволяющие получить новые конкурентоспособные материалы.

Основное назначение материала - замена отечественных и импортных аналогов из древесно-полимерных композитов, которые новый материал превосходит по основным потребительским характеристикам.

Ожидаемая прибыль от внедрения технологии составляет порядка 9 млн. руб. в год.

Методология и методы исследования.

Осуществлено обобщение и анализ научно-технической и специальной литературы. Использованы методы исследования: гравиметрический анализ и электронная микроскопия для изучения характеристик и структуры МПК, вискозиметрия для получения данных о текучести расплава и его вязкости,

рентгенофазового анализа для выявления химического взаимодействия компонентов материала, термогравиметрический анализ для изучения влияния наполнителя на поведение материала под действием высоких температур. Проведены лабораторные исследования и опытно-промышленые испытания. При обработке полученных результатов использованы методы математической статистики.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Получение высоконаполненных (до 60 % по массе) минерально-полимерных композитов на основе ПВХ и отходов добычи мрамора с сохранением структуры полимера при повышении температуры начала термодеструкции в процессе переработки композиции за счет наполнения микромрамором.

2. Установлены зависимости параметров термического разложения ПВХ, увеличение температуры начала термического разложения до 80 °С и уменьшение теплового эффекта разложения до 3562 Дж/г от степени наполнения минерально-полимерной композиции отходами добычи мрамора в процессе экструзионной переработки.

3. Повышенные прочностные свойства минерально-полимерных композитов определяются массовой долей отходов мрамора, удельной поверхностью, плотностью упаковки и пространственной ориентацией частиц наполнителя.

Достоверность научных выводов, положений и результатов обеспечена представительным объемом испытаний и экспериментов, сходимостью результатов теоретических и лабораторных исследований с данными производственных экспериментов, использованием современных средств проведения исследований, использованием достоверных и аттестованных методик выполнения измерений.

Личный вклад автора состоит в:

• проведении анализа современных методов использования отходов горно-добывающей отрасли;

• постановке цели и задач исследований, выборе методик;

• постановке и проведении лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний;

• обработке, анализе и обобщении полученных результатов, обосновании научных положений и выводов.

Реализация результатов работы.

Результаты выполненных исследований использованы для разработки технического регламента получения полимерно-минеральной композиции, внедрены на ООО «Экостройинновации», а также в учебный процесс при подготовке специалистов по направлению 20.04.01 «Техносферная безопасность»: включены в курс лекций по дисциплине «Управление опасными отходами».

Апробация. Результаты исследований, приведенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на Международном симпозиуме «Экологические и технологические аспекты жизнеобеспечения (EURO-ECO)» в 2013 и 2014 г.г., г. Ганновер, Германия; Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2015»,г. Москва;2-ой Международной научной школе академика К.Н. Трубецкого «Проблемы и перспективы комплексного освоения и сохранения земных недр», г. Москва; Международной конференции «Инновации-2016», г. Ташкент, Узбекистан; Выставке «Байкальская строительная неделя»-2016; XXII Международной научно-технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья», г. Екатеринбург; IX Международной конференции «Комбинированная геотехнология: Ресурсосбережение и

энергоэффективность», г. Магнитогорск; Международной научной

конференции «Современные технологии и развитие политехнического образования», г. Владивосток; Международной научно-практической конференции «50 лет Российской научной школе комплексного освоения недр Земли», г. Москва.

Публикации. Результаты работы нашли отражение в 18 научных публикациях, из них 7 работ в изданиях перечня ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, списка использованных источников, включающего 104 наименования. Текст диссертации изложен на 148 страницах, содержит 34 рисунка, 22 таблицы и 14 формул.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ И ПЕРСПЕКТИВ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ГОРНО-ДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В результате ведения любой хозяйственной деятельности неизбежно образуются отходы. Для обеспечения материальной базы человечества ежегодно извлекается до 30 млрд т полезных ископаемых (ПИ) и перемещается 100-150 млрд т земных недр. В процессе обогащения и переработки большая часть добытых материалов не входит в конечные продукты, образуя отходы [1].

Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ (ред. от 29.06.2015) «Об отходах производства и потребления» приводит следующее определение отходов: «Отходы производства и потребления - вещества или предметы, которые образованы в процессе производства, выполнения работ, оказания услуг или в процессе потребления, которые удаляются, предназначены для удаления или подлежат удалению в соответствии с настоящим Федеральным законом».

По данным статистической отчетности за 2014г в ходе ведения добычи ПИ образовано 4807,3 млн т отходов. В последние годы эта цифра увеличивалась на 100 млн т в год.

Таким образом, проблема переработки отходов - одна из наиболее остро стоящих на сегодняшний день.

1.1 Отходы горного производства как сырье для производства

строительных материалов

Добыча ПИ - первый шаг в производстве большинства товаров. Ископаемые являются основным источником исходного сырья в производстве каменных материалов, металлов и полимеров.

Согласно [1, 20, 36, 52, 53] отходы добычи ПИ по происхождению можно разделить на вскрышные и вмещающие породы. И те и другие содержат минимальное количество ценных компонентов и складируются в отвалах.

Вскрышные породы залегают на поверхности и закрывают собой доступ к ПИ. При небольшой толщине слоя (несколько десятков метров) эти породы удаляются, позволяя вести добычу открытым способом. В противном случае месторождение разрабатывают закрытым (подземным) способом без удаления вскрышных пород.

Вмещающие породы - это горные породы, окружающие рудное тело, которые либо не содержат полезных компонентов, либо содержат, но в количествах, не достаточных для экономически оправданной их добычи и переработки. Они разделяют отдельные пласты ПИ внутри месторождения.

Зачастую добытые ископаемые нуждаются в дополнительной обработке перед непосредственным включением в производство конечной продукции. Так, например, рудные материалы подвергаются обогащению, в процессе которого повышается концентрация ценного компонента руды, и удаляются пустая порода и другие примеси, называемые хвостами обогащения. Часто в хвостах остается значительное количество ценных компонентов, но их извлечение на данный момент является экономически нецелесообразным. Такие остатки складируются до тех пор, пока совершенствующиеся технологии не позволят их переработать.

Объемы отходов добычи и обогащения ПИ огромны. Около 80% их используются при заполнении выработок шахт и карьеров. Остальное накапливается в отвалах и хвостохранилищах, занимающих значительные территории. Отчуждение земель происходит со скоростью более 2000 га в год. При этом перерабатывается лишь 20 % образующихся отходов, в том числе 10 % - в строительной индустрии [1].

1.1.1 Щебень

Одним из наиболее простых и очевидных способов использования вскрыши при добыче ПИ является производство щебня. Для этого используются дробильно-сортировочные установки, в которых попутные породы измельчаются и классифицируются на различные фракции. Себестоимость щебня из попутных пород примерно на 40 % ниже себестоимости гранитного, поскольку нет необходимости в освоении отдельного месторождения и затратах на взрывные работы, непосредственную добычу и транспортировку.

В зависимости от крупности фракции такой щебень может быть использован:

• в дорожном строительстве в качестве подстилающего материала дорожного полотна;

• в качестве заполнителя для производства бетонных смесей различного назначения;

• для отсыпки основания под фундамент;

• для балластного слоя железнодорожного пути;

• для укрепления слабых грунтов;

• в декоративных целях.

1.1.2 Песок

Песок образуется в процессе обогащения рудных материалов и при измельчении вскрышных пород. При необходимости шламовые пески очищаются или промываются, а затем высушиваются в специальных установках.

Отсевы дробления также активно используются в строительстве дорог. Различные фракции формируют заданные строительно-технические свойства при заполнении бетонов и асфальтобетонов, а также уменьшают их стоимость. Использование отсевов дробления пород позволяет сократить потребление природного песка и предотвратить разработку новых песчаных карьеров, которые несут существенную нагрузку на окружающую среду.

Мельчайшая фракция отсевов дробления <1,25 мм находит применение в производстве сухих строительных смесей, улучшая ряд показателей и снижая расход цемента.

1.1. 3 Вяжущие

Отходы дробления горных пород могут применяться в производстве различных вяжущих материалов. Это могут быть карбонатные и мергелистые отходы, алюмосиликатные материалы, отходы обогащения руд, базальты и др.

Добавление отходов дробления в клинкер позволяет снизить потребление традиционных сырьевых материалов и улучшить свойства как самого клинкера (например, улучшить размолоспособность), так и полученного из него цемента (уменьшить время затвердевания). Например, отсевы базальтов могут служить жалезосодержащей добавкой при обжиге клинкера. Содержание железа в базальтах в 2-3 раза выше, чем в традиционных пиритных огарках, что уменьшает энергоемкость технологического процесса. Это обусловлено снижением температуры обжига на ~70 оС [20].

1.1.4 Другие направления использования отходов дробления горных

пород

Помимо перечисленных выше способов, отсевы дробления имеют и другие направления применения.

1. Отсевы дробления изверченных, осадочных и метаморфических пород могут использоваться при производстве керамики и огнеупорных материалов в качестве компонентов шихты [21, 52].

2. В производстве автоклавных материалов кварцевый песок может быть заменен на супеси, суглинки, некоторые виды глин, полишпатовые и глинистые пески, отходы обогащения руд. Использование мелкодисперсных шламов обогатительных фабрик позволяет сократить затраты на помол [20].

3. Отсевы также могут применяться в качестве материалов для засыпки фильтров. Зерна неправильной формы с шероховатой поверхностью способствуют повышению адсорбции примесей [21].

4. Отходы добычи каменных блоков используют в качестве декоративного щебня и песка при благоустройстве территорий и в ландшафтном дизайне. Кроме того, мелкие куски камня идут на производство мозаичных плит.

1.2 Применение отходов горной промышленности в качестве

наполнителей композиционных строительных материалов

Композиционные строительные материалы находят широкое применение в современном производстве. Соединение свойств компонентов композиции позволяет корректировать характеристики конечного материала в нужную сторону и моделировать их в соответствии с потребностями. Использование в качестве наполнителя отходов позволяет сократить потребление первичных ресурсов и веществ, формирующих матрицу

композита. Рассмотрим направления использования наполнителей из отходов горнодобывающей отрасли.

1.2.1 Наполнители цементов и бетонов

Принципы использования измельченных отходов горного производства в качестве наполнителей цементов и бетонов подробно описаны в работах [1, 7, 20, 23, 24].

Минеральные наполнители, получаемые из природного сырья, представляют собой грубо- и тонкодисперсные материалы.

В процессе затвердевания цементный раствор претерпевает усадку до 2мм/м. Неравномерные деформации провоцируют появление внутренних напряжений и трещин, что снижает прочностные характеристики бетона и его долговечность. Введение в состав бетона грубодисперсных наполнителей (заполнителей) позволяет перераспределить усадочные напряжения и уменьшить саму усадку. Содержание заполнителя в бетонах может достигать 80%, что существенно снижает расход цемента - наиболее дорогостоящего компонента бетонов.

Кроме того, с помощью заполнителя можно регулировать свойства бетонов. Так плотные частицы увеличивают прочность и снижают ползучесть бетона. Тогда как легкие пористые материалы уменьшают теплопроводность и как следствие улучшают теплоизоляционные свойства бетонов [24].

Тонкомолотые наполнители, в зависимости от их состава, химической активности и преобладающего механизма действия, подразделяются на следующие группы:

• неактивные (инертные) - наполнители, играющие только микронаполняющую роль;

• активные, обладающие самостоятельной или скрытой гидравлической активностью или пуццоланическим действием (наполнители или заменители части цемента).

Неактивные минеральные наполнители - это тонкомолотые или тонкодисперсные вещества естественного происхождения или отходы промышленности, состоящие из кристаллического кремнезема, глинозема и других веществ, не обладающих скрытой гидравлической активностью.

Механизм действия таких наполнителей основан на увеличении удельной поверхности составляющих компонентов цементного теста и, в связи с этим, объема прочно удерживаемой адсорбционной воды (при условии, что их дисперсность будет соизмерима с размерами зерен цемента). Это обусловливает получение необходимого количества цементного теста, обеспечивающего образование достаточной толщины обмазки на поверхности зерен заполнителя и. благодаря этому - получение заданной удобоукладываемости смеси.

К инертным наполнителям относятся тонкодисперсные материалы и тонкомолотые (до тонкости помола цемента) вещества:

• глинистые грунты (тяжелая глина, суглинки, супесь) - горная обломочная порода, связанная глинистой связкой;

• лёссы - богатые известью бурые и светло-желтые рыхлые отложения известково-песчаной глины;

• маршалит - естественная кварцевая пудра, образовавшаяся в результате выветривания кварцсодержащих горных пород и состоящая, в основном, из мельчайших зерен кристаллического кварца;

• глинистые, песчаные, кремнистые и доломитизированные известняки - осадочные горные породы, состоящие из обломков раковин и панцирей различных микроорганизмов, из мелких кристаллических зерен известкового шпата (кальцита) и частично органита;

• пески - рыхлая смесь зерен крупностью 0... 5 мм, образовавшихся в результате выветривания твердых горных пород и состоящих в основном из кристаллического кварца;

• песчаники - осадочная горная порода, состоящая из сцементированных зерен кристаллического кварца;

• известняки-ракушечники - крупнопористая осадочная горная порода, образовавшаяся из сцементированных известковых раковин.

Согласно [22], минеральные наполнители, получаемые из вышеперечисленных сырьевых материалов, должны соответствовать следующим техническим требованиям:

• добавки должны быть однородными и постоянными по вещественному составу и не содержать примеси, снижающие прочность бетона и его коррозионную стойкость;

• стойкость к химическому воздействию щелочей цемента;

• содержание органических веществ не должно превышать такого количества, при котором цвет раствора при колориметрической пробе получается не темнее цвета эталона.

В общем случае требуемое количество инертных минеральных наполнителей в смеси с клинкерным цементом определяется в зависимости от марки цемента из расчета, что замена добавкой 1 % массы цемента приводит к получению композитного (смешанного) вяжущего с активностью меньшей на 1 %, чем без добавочного цемента.

Таким образом, технический эффект введения наполнителей связан с возможностью «разбавления» цемента до уровня, обеспечивающего получение оптимального соотношения между активностью цемента и прочностью (маркой) бетона или раствора и, как следствие, экономии цемента.

Активные минеральные добавки-наполнители - это вещества естественного происхождения или промышленные отходы, находящиеся в тонкодисперсном состоянии или измельченные до тонкости помола цемента и состоящие в основном из аморфного кремнезема ^Ю2 более 50 %), обладающие гидравлической активностью или пуццоланическим действием.

В качестве сырья для получения активных минеральных добавок-наполнителей используются горные породы осадочного и вулканического происхождения, а также некоторые виды промышленных отходов:

• горные породы осадочного происхождения - диатомит, трепел, трепеловидная опока, кремнеземистая опоковидная порода. Указанные разновидности диатомитовой породы при одинаковом химическом составе отличаются лишь своей дисперсностью;

• горные породы вулканического происхождения - вулканические туфы и пемзы, витроф, трасс, перлит необожженный. Все указанные породы имеют камневидную структуру, поэтому требуют помола до оптимальной дисперсности.

Механизм действия гидравлически активных добавок в основном обусловлен их химическим взаимодействием с известью, образующейся в результате гидролиза С^ при гидратации цемента. При этом в основном образуются низкоосновныегидросиликаты кальция типа С^-Н (В), гидроалюминаты и гидроферриты кальция, которые увеличивая гелевую составляющую цементного камня, улучшают прочностные и деформативные свойства бетона.

Пуццоланический эффект действия тонкодисперсных добавок в бетонах проявляется в химическом взаимодействии активного кремнезема с известью по схеме:

SiO2 + Са(ОН)2 + п(Н20) ^ (В) СаО * SiO2 * Н2О.

Наряду с этим, поскольку дисперсность частиц наполнителя соизмерима с размерами зерен цемента, наблюдается пластифицирующий эффект, проявление которого повышается с увеличением (до оптимального) количества вводимой добавки. Образование гидросиликатов кальция обеспечивает повышение плотности и прочности цементного камня и, соответственно, бетона и раствора за счет вовлечения активной части добавки в формирующуюся структуру цементного камня.

Вместе с этим, уменьшение свободной гидроокиси кальция в структуре цементного камня способствует повышению коррозионной стойкости бетона к коррозии 1-го вида - выщелачиванию и коррозии II -го вида - химической коррозии, так как исключает образование легкорастворимых гидроксидов магния, натрия и других.

Таким образом, введение химически активных минеральных добавок-наполнителей способствует не только сокращению расхода цемента, но и повышению коррозионной стойкости бетона, что свидетельствует о технической и экономической эффективности использования добавок в бетонах и растворах.

Активные минеральные добавки-заменители части цемента - это тонкомолотые минеральные вещества, состоящие из низкоосновных силикатов, алюминатов и ферритов кальция, аморфного кремнезема и других веществ, которые обладают достаточно заметной (самостоятельной) гидравлической и пудцоланической активностью, особенно при твердении бетона в автоклавах или пропарочных камерах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кочнева Александра Викторовна, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.Е. Лотош. Переработка отходов природопользования. -Екатеринбург: Полиграфист, 2007. - 503 с.

2. О.Г. Замышляева. Методы исследования современных полимерных материалов: Учеб.-метод. пособие. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. - 90 с.

3. Методы исследования структуры и свойств полимеров: Учеб. пособие / И.Ю. Аверко-Антонович, Р.Т. Бикмуллин. - Казань: Изд-во КГТУ, 2002. - 604с.

4. Э.Л. Калиничев, М.Б. Саковцева. Свойства и переработка термопластов: справ. пособ. - Л.: Химия, 1983. - 288 с., ил.

5. В.В. Гузеев. Структура и свойства наполненного ПВХ - СПб.: НОТ, 2012. - 284 с., ил.

6. С.И. Пахомов, И.П. Трифонов, В.А. Бурмистров. Поливинилхлоридные композиции: учеб. пособие - Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т., 2010 - 104с.

7. Бобович Б.Б., Девяткин В.В. Переработка отходов производства и

потребления. - «Интермет инжиниринг», 2000. - 496 с.

8. В. В. Руденко, А. С. Панин, В. С. Жолудов, Л. В. Ставрицкая. Тепловая изоляция в промышленности и строительстве. БСТ, 1996.

9. Трофимов Н.Н., Канович М.З. Основы создания полимерных композитов. М.: Наука, 1999. 540 С.

10. Кац Г.С., Милевски Д.В. (ред.). Наполнители для полимерных композиционных материалов. Справочное пособие: пер. с англ. - М. : Химия, 1981. - 736 с.

11. Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров / Ю.С. Липатов. М.: Химия, 1977. - 287 с.

12. Кулезнев В.Н. Смеси полимеров М.: Химия, 1980, - 304., ил.

13. А.А. Берлин, В.Е. Басин. Основы адгезии полимеров. «Химия». М.: 1974. 391с.

14. Смирнов С. З., Литасов Ю. Д., Страховенко В. Д., Середнев М. А., Никитин А. А. Байкальская минералогическая практика: методическое пособие. URL: http://www.mLneral.nsu.ru/educat/article/13/ (Дата обращения 25.04.2015)

15. «Карьер "Перевал"» наращивает объемы производства. URL: http://www.webcitation.org/683z95zzv (Дата обращения 25.04.2015)

16. Физико-механические свойства мрамора. URL: http://sculpture.artyx.ru/books/item/f00/s00/z0000011/st048.shtml (Дата обращения 10.02.2015)

17. Технология самостоятельного изготовления литьевого камня (мрамора). URL: http://stroite.com/mramor.html (Дата обращения 10.02.2015)

18. Искусственный мрамор, его разновидности, свойства и особенности производства. URL: http://stroyres.net/kamennye-materialy/mramor/iskysstvenyi (Дата обращения 10.02.2015)

19. Микрокальцит. Применение микрокальцита. URL: http://www.mramor-m.ru/info/76-2009-09-24-19-38-39 (Дата обращения 10.02.2015)

20. Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. Строительные материалы из отходов промышленности: учебно-справочное пособие. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. -368с.

21. О. Харо, Н. Левкова, М. Лопатников, Т. Горностаева. Использование отходов переработки горных пород при производстве нерудных строительных материалов // Строительные материалы. 2003 . №9. C. 18-19

22. ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ

23. Виды и механизм действия минеральных добавок/ URL: http://baurum.ru/_library/?cat=mineral-additives&id=311 (Дата обращения 25.11.2015)

24. Заполнители бетона URL: Шр://в1гоукаа.ги/всё-про-бетон/заполнители_бетона.Ы:т1 (Дата обращения 25.11.2015)

25. Классификация полимербетонов URL: http://betony.ru/polimerbeton/klassifikaciya-polimerbetonov.php (Дата обращения 25.11.2015)

26. Ю.М. Баженов. Технология бетона. Учебник - М.: Изд-во АСВ, 2003 - 500с.

27. Каолин URL: http://www.mining-enc.rU/k/kao1in/ (Дата обращения 26.11.2015)

28. Функциональные наполнители для пластмасс. / Под ред. М. Ксантоса. Пер. с англ. Под ред. Кулезнева В.Н. - СПб.: Научные основы и технологии, 2010 - 462 с.

29. Наполнители для жидких полимеров URL: http://www.1assop1ast.ru/1ibrary/885/ (Дата обращения 2.12.2015)

30. M, B. Titow. PVC Techno1ogy. 4th Edition. E1sevier App1ied Science Pub1ishers, 1984 - 1260 c.

31. S. G. Patrick. Practica1 Guide to Po1yviny1 Ch1oride. Rapra Techno1ogy Limited. 2005 - 162c.

32. А. А. Краснов. Карбонат кальция - переработка и применениеШЬ: http: //www.ntds.ru/index.php?option=com_content&task=view &id=407&Itemid=324 (Дата обращения 20.01.2016)

33. Пахомов, С.И. Поливинилхлоридные композиции: учеб. пособие / С.И. Пахомов, И.П. Трифонова, В.А. Бурмистров; Иван. гос. хим.-технол. унт. - Иваново, 2010.-104с.

34. Землянушнов Д.Ю. Экологическое обоснование использования тонкодисперсных отходов мрамора в производстве облицовочного керамического кирпича, дисс. ... канд. тех. наук: 03.02.08 / Землянушнов Дмитрий Юрьевич - М., 2014 - 135 с.

35. Голубин А.К., Никонорова С.П., Сахнова Г.В., и др. Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления -М.: - 1999. - 65 с.

36. Техногенные ресурсы минерального строительного сырья, Е.С. Туманова и др., - М.: «Недра», 1991. - 208 с.

37. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб.п особие / М.Л. Кербер, В.М. Виноградов, Г.С. Головкин и др.; под ред. А.А. Берлина. - СПб.: Профессия, 2008. - 560 с., ил.

38. В.Е. Гуль, В.Н. Кулезнев. Структура и механические свойства полимеров: Учеб. для хим.-технол. вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во «Лабиринт», 1994. - 367 с.: ил.

39. Химическое строение и структура ПВХ. ШЬ:николамастер.рф/ООС/9Лос(Дата обращения 07.02.2016)

40. Основы - Течение расплава - Кривые теченияЦКЬ: http://kalinaplast.ru/index.php?id=1497(Дата обращения 07.02.2016)

41. Механизм упрочнения полимеров высокодисперсными частицами URL: http://p-km. ru/prochnost-napolnennyx-polimerov/mexanizm-uprochneniya-polimerov-vysokodispersnymi-chasticami.html(Дата обращения 11.02.2016)

42. Работа адгезии URL: http://p-km.ru/kompozity-i-adgeziya-polimerov/rabota-adgezii.html (Дата обращения 11.02.2016)

43. Ю.Г. Богданова. Адгезия и ее роль в обеспечении прочности полимерных композитов: учеб.пособие - М.: Изд-во МГУ, 2010 - 68 с.

44. Деформационные и реологические свойства полимеров с дисперсными наполнителями(введение)Ц^: http://p-km.ru/deformacionnye-i-reologicheskie-svojstva/deformacionnye-i-reologicheskie-svojstva-polimerov-s-dispersnymi-napolnitelyamivvedenie.html (Дата обращения 14.02.2016)

45. Деформационные свойства URL: http://p-km.ru/deformacionnye-i-reologicheskie-svojstva/deformacionnye-svojstva.html(Дата обращения 14.02.2016)

46. Снижениегорючестипластмасси^: http: //pereo snastka.ru/articles/snizh enie-goryuchesti-plastmass (Дата обращения 14.02.2016)

47. А.А. Берлин. Горение полимеров и полимерные материалы пониженной горючести URL: http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/165.html (Дата обращения 14.02.2016)

48. Свободная поверхностная энергия и устойчивость дисперсных системи^: http://studopedia.org/3-108958.html (Дата обращения 13.03.2016)

49. Паспорт безопасности на микрокальцит мрамор молотый ТУ 5743-002-63925093-2009

50. Гурова А.В., Коваленко А.Н. вся правда о меловых добавкахи^: https://alenmel. ru/stati/vsya-pravda-o-melovykh-dobavkah (Дата обращения 5.02.2017)

51. Симонов-Емельянов И.Д., Кулезнев В.Н. Принципы создания композиционных материалов. М.: МИТХТ. - 1986. - 86с.

52. Панова В.Ф. Техногенные продукты как сырье для стройиндустрии: Монография/ СибГИУ. - Новокузнецк, 2009. - 244 с.

53. Равич Б.М., Окладников В.П. и др. Комплексное использование сырья и отходов. М.: Химия, 1988. - 288 с.

54. Егоров А.Н. Влияние природы минеральных наполнителей на процессы горения полимерных материалов дисс. ... канд. тех. наук: 02.00.06 / Егоров Анатолий Никонович - Иркутск, 2004 - 155 с.

55. К.И. Портной, С.Е. Салибеков, И.Л. Светлов, В.М. Чубаров. Структура и свойства композиционных материалов - М.: Машиностроение, 1979. - 255 с., ил.

56. Андрианов Р.А. Методы исследования и контроля строительных материалов/ Р.А. Андрианов, А.П. Меркин, М.Я. Яковлева. - М.: Высш. шк., 1989. - 335 с.

57. Костюкова Е.О., Зелинская Е.В., Барахтенко В.В., Шутов Ф.А.

Технология получения инновационного строительного материала -

131

«пористой искусственной древесины» («Винизол») в Иркутском регионе // Современные наукоемкие технологии - № 8 - 2010. - с. 162-165.

58. Патент РФ № 2469976, 22.02.2011. Способ утилизации отходов с получением огнестойкого строительного материала и композиция для получения огнестойкого строительного материала.

59. Barakhtenko V.V., Burdonov A.E. Zelinskaya E.V., Tolmacheva N.A., Golovnina A.V. Technology of creation of modern building materials based on a joint recycling plastic and mineral waste //Вопросы трансформации образования. Изд-во: SCIEURO (Москва). - Т.1. - 2013. - С.36-45.

60. А.Е. Бурдонов, В.В. Барахтенко, Е.В. Зелинская, Е.О. Сутурина, А.В. Бурдонова, А.В. Головнина. Физико-механические характеристики композиционных материалов на основе отходов производства с различными рецептурами // Инженерно-строительный журнал. - № 9 - 2012. - с. 14-22

61. Барахтенко В.В., Бурдонов А.Е., Зелинская Е.В., Толмачева Н.А., Головнина А.В., Самороков В.Э. Исследование свойств современных строительных материалов на основе промышленных отходов // "Фундаментальные исследования"- №10 (12) 2013. - Стр. 2599-2603.

62. Барахтенко В.В. Изменение структуры полимерно-минерального композиционного материала при увеличении наполнения отходами ТЭС иркутской области // Вестник Иркутского государственного технического университета - № 3 (86) - 2014. - с. 136-141.

63. Барахтенко В.В. Оценка потребительских характеристик изделий из высоконаполненного полимерно-минерального композиционного материала на основе поливинилхлорида и отходов ТЭС // Инженерно-строительный журнал. - № 3 (47) - 2014. - с. 17-24.

64. Зелинская Е.В., Толмачева Н.А., Барахтенко В.В., Бурдонов А.Е., Сутурина Е.О., Пронин С.А., Головнина А.В., Федотова Н.В. Использование золы уноса в качестве наполнителя при производстве композиционных материалов. Монография / Е. В. Зелинская [и др.]; под общ.ред. Е. В.

Зелинской; Иркутский государственный технический университет. Иркутск, 2014.

65. Худяков В.А., Прошин А.П., Кислицына С.Н. Современные композиционные строительные материалы: Учеб. Пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2006 - 144 с.

66. Поливинилхлорид суспензионный (ПВХ) ТУ 2212-012-466963202008. URL: http://www.sibviny1.ru/products/pvh/ty-2008/ (Дата обращения 15.03.2017)

67. Сайт компании Dow. URL: http://www.dow.com/en-us/search#q=PARALOID&t=An (Дата обращения 15.03.2017)

68. Tyrin™ 6000URL: http://po1ymer-additives.specia1chem.com/product/a-dow-chemica1-tyrin-6000 (Дата обращения 15.03.2017)

69. Смазки для полимеров.URL: http://www.e1nova.pro/products/Additives_for_po1ymers/Lubricants_for_PVC/ (Дата обращения 15.03.2017)

70. Ершова О.В., Муллина Э.Р., Чупрова Л.В., Мишурина О.А., Бодьян Л.А. Изучение влияния состава неорганического наполнителя на физико-химические свойства полимерного композиционного материала // Фундаментальные исследования - № 12 - 2014. - с. 487-491

71. ГОСТ 12020 - 72 Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред.

72. Таблица. Химическая стойкость поливинилхлорида, труб из ПВХ и НПВХ, фасонных деталей из ПВХ.URL:http://tehtab.ru/Guide/GuideMatheria1s/App1icationLimitsTab1es/PVCu PVCChemica1Resistance/(Дата обращения 2.04.2017)

73. А.В. Кочнева, А.В. Рудых, Е.В. Зелинская. Получение высокопрочных композиционных строительных материалов с использование отходов добычи мрамора // Вестник ПНИПУ. Прикладная экология. Урбанистика - № 2 - 2017 - с. 32-39

74. Г.А. Швецов, Д.У. Алимов, М.Д.Барышников. Технология переработки пластических масс - М.: Химия - 1988 - 512 с.

75. Паникоровский Т.Л., Бритвин С.Н. Об использовании дифференциальной сканирующей калориметрии для исследования структурных особенностей органических и неорганических соединений//Ресурсный центр «Рентгенодифракционные методы исследования», СПбГУ, 2013.

76. У. Уэндландт. Термические методы анализа: Монография. - М.: Мир, 1978. - 527 с.

77. РДС 82-202-96 «Правила разработки и применения нормативовт рудноустранимых потерь и отходов материалов в строительстве»

78. ГОСТ 11645-73 Пластмассы. Метод определения показателя текучести расплава термопластов

79. ГОСТ 11262-80Пластмассы. Метод испытания на растяжение

80. ГОСТ 4651-2014 Пластмассы. Метод испытания на сжатие

81. ГОСТ 4648-2014Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб

82. ГОСТ 4650-2014 Пластмассы. Методы определения водопоглощения

83. ГОСТ 12020 - 72 Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред

84. ГОСТ 12423 Пластмассы. Условия кондиционирования и испытаний образцов (проб)

85. Петроченков Р.Г. Композиты на минеральных заполнителях: Учебное пособие для вузов: В 2 т. Т. 1. Механика строительных композитов /Петроченков Р.Г. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005. - 328 с.

86. Берлин А.А. Современные полимерные композиционные материалы / Берлин А.А. // Соросовский Образовательный Журнал. - 1995 -№1 - С. 57-65.

87. Михайлова И. Современные строительные материалы и товары. Справочник / И. Михайлова, В. Васильев, К. Миронов - М: Эксмо 2007 - 576 с.

88. Zhang L. Effect of surface structure of папо-СаСОз particles on mechanical and rheological properties of PVC composites. Zhang L., Luo M., Sun S., Ma J., Li C.// Journal of Macromolecular Science. Part B: Physics. - 2010. - Т. 49. - № 5. - С. 970-982.

89. Назиров Р.А. Ресурсосбережение и экология строительных материалов, изделий и конструкций / Назиров Р.А., Шилов Ю.С. и др. Красноярск: СФУ, 2007. - 208 с.

90. Землянушнов Д.Ю., Соков В.Н., Орешкин Д.В. Использование тонкодисперсных отходов обработки мрамора в технологии облицовочной керамики // Научно-технический вестник Поволжья. - 2014. - №4. - С.108-114.

91. Лапин Э.С. К проблеме использования отходов добычи и переработки руды // Изв. вузов. Горный журнал. - 1994. - № 5. - С. 116-121.

92. Князева В.П., Микульский В.Г., Сканави Н.А. Экологический подход к оценке строительных материалов из отходов промышленности // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2000. - № 6 (15). - С. 16-18.

93. Joshi P.S. Mechanical properties of highly filled pvc/wood-flour composites / Joshi P.S., Marathe D.S. // Journal of Reinforced Plastics and Composites. - 2010. Т. 29. № 16. С. 2522-2533.

94. Обзор рынка древесно-полимерных композитов. URL: http://www.lesindustry.ru/issues/li_n69-70/0bzor_rinka_drevesno-polimernih_kompozitov_803/ (Дата обращения 5.10.2017)

95. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2015 году». - М.: Минприроды России; НИА-Природа. - 2016. - 639 с.

96. CharlesE. Wilkes, JamesW. Summers, Charles Anthony Daniels, Mark T. Berard. PVC handbook.: HanserVerlag, 2005. - 723 р.

97. Jiri George Drobny. Handbook of Thermoplastic Elastomers.: Polymer Associates, Inc. 2007. - 404 р.

98. J. K. Kim, К. Pal, Recent Advancesin the Processing of Wood-Plastic Composites, 1stEdition.:Springer, 2011. - 300 p.

99. Кербер М.Л., Виноградов В.М., Головкин Г.С. и др. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие.

- изд. перераб. / под ред. А.А. Берлина - СПб. : Профессия, 2009. - 560 с.

100. F. Shutov. Integral / Structural Polymer Foam.: Springer Verlag, 1994.

- 270 р.

101. Огрель Л.Ю. Наследование полимерными композитами структур наноразмерных неорганических наполнителей / Огрель Л.Ю., Строкова В.В., Яхо ЛИ, Баоде ЗАНГ // Строительные материалы. - 2009. - № 9. - С. 75-77.

102. PVC decking is both foamed & glass-filled / Plastics Technology. -2002.- Т. 48.- № 4. - С. 23.

103. Обзор российского рынка полимеров за 2005 - 2010 гг / Исследование рынка: MResearch, 2012. - 120 c.

104. Обзор рынка строительных материалов / RWAY.RU Информационно-аналитический портал о недвижимости 2007. URL: http://www.rway.ru/publication/publication71 -2092.aspx. (дата обращения08.08.2017)

ПриложениеА. Акт внедрения на ООО «Экостройинновации»

В целом, все виды наполненных на 40 % и 50 % образцов оказались прочными, однородными, не имели дефектов профиля и поверхности.

В результате проведенных исследований установлено, что возможно получение образцов с наполненностью IIBX мраморной мукой до 60% .

В результате испытаний разработан Технологический регламент производства нового композиционного материала из отходов ПВХ и отходов добычи и переработки мрамора.

Приложение:

1. Технологический регламент производства композиционного материала

Исполнители:

От ФГБОУ ВО «ИРНИТУ»:

Зелинская Е.В., профессор кафедры ОПИ и ООС;

Барахтенко В.В., доцент кафедры ОПИ и ООС;

Бурдонов A.B.. доцент кафедры ОПИ и ООС; c^^'tS

Кочнева A.B., младший научный сотрудник НИЧ;

Пронин С.А., младший научный сотрудник

Курина A.B., аспирант кафедры ОПИ и ООС;

Приложение к акту внедрения

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙРЕГЛАМЕНТПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНО-ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

1 Общие положения

1.1 Настоящим технологическим регламентом следует руководствоваться при производстве минерально-полимерного композиционного материала, изготавливаемого методом экструзии.

1.2 Минерально-полимерный композиционный материал предназначен для внутренней отделки помещений: полы, плинтуса, потолки, двери, внутренние оконные и дверные рамы, внутренняя обивка стен; отделки мебели полки, шкафы, мебель, шпон; внешней отделки помещения: наружные стены и обшивка домов, садовая мебель и дорожки, патио, наружные оконные и дверные рамы, заборы, шифер для крыш; для производства наружных изделий: железнодорожные шпалы, морские пирсы, тротуары, палубы кораблей и т.д.

1.3 Минерально-полимерный композиционный материал должен изготавливаться из полимерного материала (поливинилхлорида) и наполнителя -мелкодисперсных отходов добычи и переработки мрамора (микромрамора) и соответствовать требованиям, предъявляемым к строительным материалам. В том числе требованиям радиационной безопасности по СП 2.6.1.798-99, ГОСТ 30108-94 и НРБ-99.

1.4 Основные виды сырья приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Химический состав отходов добычи и переработки мрамора

Содержание элементов в расчете на оксиды Нормативный документ на метод испытания Величина, %

СаО ГОСТ 23260.1-78 89-92

МяО ГОСТ 23260.2-78 0.7-2,6

8Ю2 ГОСТ 23260.4-78 2.1-2.4

Al2Oз ГОСТ 23260.4-78 1.6-2.9

Fe2Oз ГОСТ 23260.4-78 0.9-3.0

P2O5 ГОСТ 23260.5-78 Менее 0,1

Таблица 2 - Технические характеристики поливинилхлорида суспензионного

марки СИ-67

№/№ Наименование показателей Единицы измерения Марка Метод испытаний

СИ-67

1 Внешний вид: количество загрязнений и посторонних веществ шт 6 не более ГОСТ 25138 ISO 1265

2 Значение "К" (константа Фикентчера) - 66,5±1 ГОСТ 14040 ISO 1265 DIN EN ISO 1628-2

3 Насыпная плотность г/см3 0,56±0,05 ГОСТ 11035.1 DIN EN ISO 60

4 Остаток после просева на сите с сеткой: ГОСТ 14332 ISO 4610 DIN EN ISO 4610

1) №0315 % не более 0,1

2) №0063 % не более 91

5 Масса поглощения пластификатора, поливинилхлорида, не менее г на 100 г - ГОСТ 25265 ISO 4608

6 Массовая доля влаги и летучих веществ % не более 0,3 ГОСТ 14043 ISO 1269 DIN 787 (2)

7 Сыпучесть с не более 20 ГОСТ 14332

8 Массовая доля винилхлорида млн-1 не более 5 ГОСТ 25737 ISO 6401

1.5 Микромрамор, применяемый для производства минерально-полимерного

композиционного материала, должен удовлетворять следующим требованиям:

- Используемый микромрамор должен иметь сертификат соответствия и санитарно-эпидемиологическое заключение

- Микромрамор не должен содержать даже следовых количеств радиоактивности

- Микромрамор должен иметь минимальное содержание: оксида кальция -не менее 51 %, оксида магния - не более 2,5 %, полуторных оксидов железа и

алюминия - не более 5 %, диоксида кремния - не более 3 %, фосфора - не более 0,06 %, мышьяка - не более 0,003 %.

- Влажность золы не должна превышать 2 %

- Оптимальный фракционный состав золы - 0,1-55 мкм

- Весь используемый микромрамор должен быть продуктом одного месторождения.

2 Материалы-добавки и требования к ним

2.1 В качестве стабилизатора следует применять стабилизатор Naftomix MRX 2167 - двухосновной фосфит свинца, белого цвета, гранулированный. Технические характеристики представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Технические характеристики стабилизатора Naftomix MRX 2167

Наименование показателей Единицы измерения Описание и значение

Цвет белый белый

Содержание свинца, % 83,0±1,0

Остаток после прокаливания, % 98,0±1,0

Массовая доля влаги, %(105°C) 1 max

Количество частиц более 32 мкм, % 0,5 max

Насыпная плотность г/л 900±10%

2.2 В качестве модификатора текучести следует применять Paraloid K -125ER- акриловый. Представляет собой гранулы статистического сополимера полиметилметакрилата (ПММА) с полиакрилатом. Технические характеристики представлены в таблице 4.

Таблица 4-Технические характеристики модификатора текучести Paraloid К

-125ER

Наименование показателей Требования ТУ Результаты анализа

Внешний вид Порошок Порошок

Цвет Белый Белый

Массовая доля влаги, % (105 С) 1,0 max. 1,0 max.

Насыпная плотность, (г/см3) 0,5 + 0,1 0,5 + 0,1

Молекулярный вес - средний

Не огнеопасен

Не опасен при перевозке

2.3.Вода для охлаждения должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2373279, предъявляемым в воде, используемой для промышленных нужд.

2.4 В качестве пластифицирующей добавки следует применять дибутилфталат — дибутиловый эфир фталевой кислоты - бесцветная маслянистая жидкость по ГОСТ 8728-88. Технические характеристики представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Технические характеристики пластификатора дибутилфталата

(ДБФ)

Наименование показателей Единицы измерения Описание и значение

Химическая формула - С16Н2204

Внешний вид - Маслянистая жидкость

Цвет - Бесцветный

Молярная масса г/моль 278.35

Физические свойства

Плотность г/см3 1.05

Термические свойства

Температура плавления °C -35

Температура кипения °C 340

2.5 В качестве модификатор ударопрочности следует применять РагаМд КМ 1 - акриловый модификатор, сополимер эфиров акриловой и метакриловой кислоты. порошок белого цвета. Технические характеристики представлены в таблице 6

Таблица 6 - Технические характеристики модификатора Paraloid KM 1

Наименование показателей Единицы Описание и

измерения значение

Внешний вид - Порошок

Цвет - Белый

Массовая доля влаги %(1050С) 1,0 max.

Насыпная плотность г/л 500 ± 10%

Насыпная плотность г/см3 0,4-0,6

3 Подготовка метериалов

3.1 Компоненты экструзионной композиции поступают в крытое отапливаемое складское помещение, где выдерживаются при температуре воздуха не менее 15°С в течение суток.

На участке смешивания должно находиться не менее суточного количества потребления материала.

3.2 Компоненты поступают на взвешивание и дозирование. Взвешивание производится на электронных весах типа ВПА - 30 с точностью до 1 % . Навески ПВХ помещаются в бункер объемом 0,25 м3. Навески добавок производятся в емкости металлические или пластмассовые и засыпаются в бункер с ПВХ смолой.

4 Приготовление композиции

4.1 Бункер со всеми компонентами с помощью электротельфера подводится к загрузочной горловине горячего смесителя смесительной станции (высокоскоростной смеситель модель 8И2 - 200 / 400, табл. 7), и все содержимое ссыпается в загрузочную горловину. Допускается загружать ПВХ и другие компоненты непосредственно в турбосмеситель.

Таблица 7 - Технические характеристики высокоскоростного смесителя SHZ

- 200 / 400

Наименование параметра Значение Единицы измерения

Габаритные размеры 4000x2000x2300 мм

Мощность 54 кВт

Производительность 250 кг/ч

Объем горячего бункера 400 л

Объем холодного бункера 200 л

Частота вращения горячего бункера 1250 об/мин(г/шт)

Частота вращения холодного бункера 125 об/мин(г/шт)

Температура высокоскоростного смесителя:

- для горячего бункера - Тгор = 115С,

- для холодного бункера - Тхол = 40 С.

4.2 По достижению указанной температуры при помощи нижнего пневмозатвора (пневмоклапана) смесь поступает в охлаждающий смеситель. В холодном смесителе может находиться не более двух замесов. Смесь подается в бункер (накопительный силос) для хранения выдержки.

4.3 Управление процессом смешивания производится при помощи электронной системы, снабженной программируемым контролером, управляющим температурой.

5 Экструзия композиционной смеси

5.1 Изготовление минерально-полимерного композиционного материала производится на экструзионной линии (таблица 8), состоящая из следующих блоков:

• экструдер

• адаптер

• фильера

• калибратор вакуумный

• устройство охлаждения изделия (охлаждающая ванна)

• устройство для отвода изделия (тянущее устройство, захватывающие элементы которого соответствуют профилю изделия)

• блок отрезной пилы (дисковая пила)

• приемные устройства (приемный стол).

Таблица 8 - Технические характеристики оборудования экструзионной линии

Наименование параметра Значение Единицы измерения

1. Экструдер модель SJSZ — 60 двухшнековый конический с зацеплением

Используется для экструзии профилей. Комплектное устройство с двигателем, шестеренчатым редуктором, шкафом автоматического управления

Мощность 30 кВт

Производительность 200 кг/ч

Напряжение - 380 В

Число шнеков 2 ед.

Диаметр шнека 60 мм

Длина шнека 1100 мм

Отношение L/D 65/132 -

Максимальная загрузка 43 кг

Частота вращения шнеков 0-37 об/мин

Страна производитель Китай -

2. Калибратор вакуумный

Используется для предварительного охлаждения и калибровки профиля. Основные узлы изготовлены из нержавеющей стали

Глубина вакуума мм

Наименование параметра Значение Единицы измерения

Длина вакуумной камеры 500 мм

Мощность вакуумного насоса 2,2 кВт

Мощность двигателя привода 0,75 кВт

3. Охлаждающая ванна модель F60 — 5000 ЯОИОМОЯОиР

Предназначена для окончательного охлаждения профиля. Циркуляция воды в замкнутой системе обеспечивается водяным насосом с системой клапанов

Мощность 25,8 кВт

Длина секции охлаждения 4940 мм

Давление 0,098 MПа

Расход воды до 1 м3/ч

Принцип охлаждения водяная струя -

Температура воды 12 С

Прямоугольной формы, из винипласта

Страна производитель Китай -

4. Устройство для отвода изделия — тянущее устройство

Предназначено для протяжки экструдируемых профилей с заданной скоростью. Скорость регулируется частотным инвертором

Тип гусеничный -

Эффективная длина прижима 1200 мм

Количество гусениц 2 ед.

Скорость протяжки 0.3-12 м/мин

5. Отрезное устройство — блок отрезной пилы (дисковая пила)

Предназначено для резки профилей на отрезки заданной длины

Толщина отрезаемых профилей мм

Диаметр пилы мм

Мощность двигателя 1.5 кВт

6. Приемное устройство — приемный стол

Предназначен для укладки нарезанных профилей в штабель

5.2 Технологический цикл получения минерально-полимерного композиционного материала состоит следующих этапов

• Этап предварительного прогрева

• Этап выведения экструдера и охлаждающей ванны с дюзами в рабочий режим

• Этап загрузки отходов пластмасс и получения расплава

• Этап загрузки золы и других компонентов композиции

• Этап юстировки нагревательных зол экструдера и оборотов шнеков

• Этап юстировки режима работы калибратора

• Этап юстировки скорости протяжки экструдата

• Этап юстировки интенсивности охлаждения экструдата

• Этап юстировки работы режущего устройства

• Этап складирования нарезанных образцов

• Этап прекращение подачи золы и других компонентов

• Этап очистки экструдера

• Этап прекращения подачи отходов пластмасс

• Этап выключения экструдера и вытяжной вентиляции

6 Контроль качества

6.1 Контроль качества микромрамора по влажности осуществляется по ГОСТ 8269.1-97.

6.2 Контроль качества микромрамора по гранулометрическому составу осуществляется по ГОСТ 8735.

6.3 Контроль применяемых компонентов смеси заключается в определении их плотности и концентрации - для каждой партии.

6.4 Контроль качества приготовления композиционной смеси осуществляется два раза в смену и включает в себя:

- определение точности дозировки компонентов - взвешиванием;

- режим и продолжительность перемешивания - секундомером;

6.5 Контроль режима процесса производится четыре раза в час по показаниям системы автоматического регулирования экструдера.

6.6 Контроль качества минерально-полимерного композиционного материала осуществляется на образцах, соответствующих требованиям испытаний и включает:

- определение прочности на изгиб по ГОСТ 10180-90 - один раз в б месяцев;

- определение морозостойкости по ГОСТ 10060-95 - один раз в 6 месяцев;

- определение водопоглощения по ГОСТ 12630.3-78 - один раз в 6 месяцев;

- определение истираемости по ГОСТ 13087-81 - один раз в 6 месяцев.

4.6.7. Контроль качества готовых изделий, их испытания и прием ОТК осуществляется в соответствии с разработанными ТУ.

7 Техника безопасности

7.1 При производстве изделий должны соблюдаться общие правила безопасности, принятые в промышленности строительных материалов.

7.2 Радиационная безопасность минерально-полимерного композиционного материала обеспечивается требованиями норм безопасности на материалы, используемые при производстве изделий.

7.3 При производстве минерально-полимерного композиционного материала в районе рабочей зоны возможно:

7.3.1 Выделение пыли от наполнителя, которое может оказать воздействие на слизистые оболочки дыхательных путей и кожные покровы человека.

7.3.2 Шумовые воздействия на органы слуха человека.

7.4 Для Защиты органов дыхания необходимо применять респираторы ШБ-1 типа «лепесток» по ГОСТ 12.4.038.

7.5 Для Защиты органов слуха от шумовых воздействий необходимо применять средства индивидуальной защиты органов слуха в соответствии с ГОСТ 12.4.051-87.

7.6 При производстве необходимо применять спецодежду и средства индивидуальной защиты рук и ног по ГОСТ 12.4.103*, глаз - по ГОСТ 12.4.013

7.7 Для обеспечения нормального состояния воздуха рабочей Зоны в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005 производственные помещения должны быть обеспечены приточно-вытяжной вентиляцией по ГОСТ 12.4.021.

7.8 Утилизация отходов осуществляется в соответствии с санитарными правилами №3183-84 «Порядок накопления, транспортирования, обезвреживания и захоронения промышленных отходов».

Приложение Б. Акт внедрения в учебный процесс