Отчет о научно-исследовательской работе по теме «Теоретические и экспериментальные исследования механизма и закономерностей синтеза вяжущих материалов гидравлического твердения на основе отходов алюминиевой, химической, атомной промышленности и энергетики»

Отчет по проекту включает два раздела. В первом разделе представлены результаты исследований состава и свойств фторуглеродсодержащих отходов и промпродуктов алюминиевого производства, сделан краткий обзор наиболее интересных технологий по переработке отходов. В качестве приоритетного направления выбрана стратегия на получение нового продукта - комплексной фторсодержащей присадки – минерализатора для обжига клинкера на основе синтетического флюорита и графитированного углерода. В рамках стратегии выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований по разработке основ технологии конверсии фторалюминатов натрия, содержащихся в отходах и промпродуктах алюминиевого производства, в синтетический флюорит. В качестве такой технологии предложено инновационное решение по переработке отходов методом каустификации, основанном на обработке отходов и промпродуктов известковым молоком при повышенной температуре и перемешивании. При отработке технологии каустификации различных отходов и промпродуктов выполнен значительный объём лабораторных экспериментов, в т.ч. методом полного факторного эксперимента при поиске оптимальных условий. Анализ и обработка экспериментального материала позволили понять механизм каустификации фторалюминатов натрия известковым молоком. Достоверность отдельных стадий предложенного механизма подтверждена термодинамическими расчетами. Выполнены расчеты кинетических констант взаимодействия криолита и хиолита с известью (энергия активации, константы равновесия, порядок реакций). Создан блок инновационных решений по повышению эффективности каустификации отходов и промпродуктов, направленных на оптимизацию температурно-временных параметров процесса, весового отношения Ж : Т в реакционной смеси. Решения направлены на повышение качества твердых и жидких продуктов каустификации, снижение энергозатрат и расхода ресурсов. Также разработаны теоретические основы технологии получения раствора каустической соды без примеси алюмината натрия. С целью патентной защиты созданных разработок, поданы 3 заявки на предполагаемые изобретения (Приложения А, Б, В). Второй раздел Отчета включает экспериментальные исследования по использованию бес-щелочной комплексной присадки на основе синтетического флюорита и углерода в составе сырьевых смесей цементного производства. В частности, изучено влияние минерализующей присадки на реологические свойства сырьевого шлама, на температурно-временные условия обжига клинкера, на его структуру и свойства. Выполнена количественная оценка снижения энергозатрат на обжиг клинкера за счет минерализующего действия синтетического флюорита и окисления графитированного углерода, выполняющего функцию выгорающей добавки. Исследовано влияние присадки на сроки схватывания цементного теста и гидравлическую активность цементов. В рамках проекта получено положительное Заключение от Белгородского технологического университета им. В.Г. Шухова («БГТУ») о возможности и целесообразности использования комплексной добавки (фторсодержащий минерализатор + графитированный углерод) при спекании сырьевых шламов цементного производства (Приложение Е). Заключение «БГТУ» - одной из самых авторитетных научных организаций цементной отрасли, поможет продвижению нового продукта (комплексной присадки) на цементном рынке.