Предпосылки развития бесклинкерных вяжущих на основе алюмосиликатных компонентов природного происхождения | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №46 (232) ноябрь 2018 г.

Дата публикации: 12.11.2018

Статья просмотрена: 45 раз

Библиографическое описание:

Чернов, Е. И. Предпосылки развития бесклинкерных вяжущих на основе алюмосиликатных компонентов природного происхождения / Е. И. Чернов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 46 (232). — С. 57-60. — URL: https://moluch.ru/archive/232/53782/ (дата обращения: 05.07.2020).



В статье раскрывается объяснение рациональности и теоретической возможности применения топливных зол от сжигания различных твердых видов топлива в качестве основного компонента золощелочного вяжущего. Проведен анализ сырьевой базы РФ на предмет количественных показателей торфяных залежей на территории страны. Приведена краткая характеристика торфа и продукта от его сжигания — золы. Показана возможность и рациональность развития такого вида вяжущих на территории Костромской области.

Ключевые слова: торф, зола, сырьевые ресурсы, органоминеральный бетон, вяжущее, древесина.

Современные мировые тенденции развития исследований, разработок вяжущих и материалов на их основе направлены на производство и применение преимущественно композиционных их разновидностей с наполнителями из местного природного и техногенного минерального сырья.

В связи с этим является актуальным дальнейшее развитие научных и экспериментальных основ разработок и производства композиционных бесклинкерных вяжущих на основе такого рода отходов и техногенного сырья. В ряде работ установлена перспективность и целесообразность получения золо- и шлакощелочных вяжущих из местных промышленных отходов или природных ресурсов. Ямалтдиновой Л. Ф. [1] разработаны сульфатно-шлаковые вяжущие и бетоны на их основе с использованием щелочесодержащих отходов промышленных предприятий Урало-Башкирского региона. Применительно к условиям Восточной Сибири Ю. П. Карнауховым и В. В. Шаровой (Братский индустриальный институт) показана возможность получения ШЩВ на основе гранулированных ваграночных, топливных зол и шлаков с жидким стеклом, полученным из отхода цеха кристаллического кремния Братского алюминиевого завода — микрокремнезема [2]. Ивановым К. С. в Тюменской ГАСА получены шлакощелочные мелкозернистые бетоны и газобетоны с применением жидких стекол и опаловых пород [3].

Кроме широкоизвестных шлаков (топливные, доменные, электротермофосфорные, ваграночные) в исследованиях отечественных и зарубежных ученых, можно найти теоретические подтверждения о рациональности применения торфяных зол в составе золощелочных вяжущих. В условиях центрального федерального округа России можно выделить значительные залежи торфяного сырья.

В зависимости от степени разложения исходного растительного материала, торф представляет собой волокнистую (слаборазложившийся торф) или пластичную аморфную (сильно разложившийся торф) массу жёлтого, коричневого или чёрного цвета.

Основные химические элементы, слагающие торф, в процентах на горючую массу [4]: углерод С — 50–60 %; кислород О — 30–40 %; водород Н — 5–6,5 %; азот N — 1–3 %; сера S — 0,1–2,5 %.

Составные части торфа: органическая горючая масса — более половины сухого вещества торфа; минеральные примеси (соединения кальция, железа, магния, калия, фосфора); влага — в естественном состоянии на неё приходится 88–96 % массы торфа.

В составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1–5 %, битумов 2–10 %, легкогидролизуемых соединений 20–40 %, целлюлозы 4–10 %, гуминовых кислот 15–50 %, лигнина 5–20 %.

Торф — своеобразный материал, который можно классифицировать по-разному. В частности, на Международной конференции «Торф в решении энергетики, сельского хозяйства и экологии», прошедшей в Минске с 29 мая по 2 июня 2006 года, торф был определён как «медленно возобновляемый природный ресурс». Относительно имеющейся типологии природных ресурсов торф определяется как «молодая горная порода органогенной природы, сохранившая многие присущие исходным растениям — торфообразователям — свойства» и, в то же время, «почва, на которой развиваются влаголюбивые растения». В свою очередь, месторождения торфа принято считать «динамично развивающимися ландшафтно-формирующими геологическими образованиями».

Около 95 % всей площади торфяноболотных земель приходится на Северную Америку и Евразию, при этом около 85 % — на четыре страны: Россию, Канаду, США и Индонезию (Таблица 1).

Таблица 1

Распределение площадей торфяно-болотных земель по регионам истранам

Регион/страна

Площадь, км2

Центральная и Северная Америка

1 762 267

Азия

1 490 361

Европа

525 668

Южная Америка

130 800

Африка

56 165

Антарктика, Австралия и Океания

8 048

Россия

1 390 000

Канада

1 113 280

США

652 001

Индонезия

206 950

Финляндия

89 000

Швеция

66 000

Китай

53 120

Перу

50 000

Норвегия

28 010

Великобритания

27 500

Малайзия

25 889

Бразилия

23 875

Белоруссия

23 500

германия

13 000

Польша

12 500

Замбия

12 201

Ирландия

11 800

Фолклендские острова

11 510

Папуа-Новая Гвинея

10 986

Чили

10 427

Венесуэла

10 000

Остальной мир

158 715

Весь мир

3 973 309

Если говорить в частности о России, то наибольшее количество залежей торфа приходится на центральный федеральный округ и Западную Сибирь (Таблица 2).

Таблица 2

Распределение запасов торфа по регионам России

Регион

Запасы торфа, млн. т

Доля вобщих запасах,%

Запасы на душу населения, т/чел

Россия, всего

175651

100

1220

Север ицентр европейской части России

Республика Карелия

2348

1,3

3711

Ленинградская обл.

2165

1,2

1227

Псковская обл.

2017

1,1

3071

Новогородская обл.

1552

0,9

2479

Архангельская обл.

3934

2,2

3324

Вологодская обл.

5456

3,1

4572

Республика Коми

7562

4,3

8587

Кировская обл.

954

0,5

727

Нижегородская обл.

493

0,3

150

Тверская обл.

2085

1,2

1586

Костромская обл.

554

0,3

846

Ярославская обл.

369

0,2

290

Смоленская обл.

513

0,3

532

Брянская обл.

303

0,2

246

Московская обл.

320

0,2

44

Рязанская обл.

240

0,1

211

Владимирская обл.

198

0,1

141

Ивановская обл.

144

0,1

138

Северный исредний Урал

Пермский край

1702

1

646

Свердловская обл.

8035

4,6

1857

Западная Сибирь

Тюменская обл. (с ЯНАО и ХМАО)

74809

42,6

20885

Томская обл.

31009

17,7

28860

Новосибирская обл.

7655

4,4

2787

Омская обл.

5823

3,3

2944

Средняя Сибирь

Красноярский край

3762

2,1

1316

Дальний восток

Камчатский край

4408

2,5

13895

Амурская обл.

1591

0,9

1960

Хабаровский край

1213

0,7

907

Сахалинская обл.

1077

0,6

2206

Другие субъекты РФ

3362

1,9

36

Годовой естественный прирост запасов торфа в России составляет более 1 млрд. кубометров или, в энергетическом эквиваленте, 87 млн. топливных удельных единиц, что теоретически составило бы уже 9 % всего энергопотребления страны.

Российские исследовательские и производственные организации, в частности, Восточно-Европейский институт торфяного дела [5], Российское торфяное и биоэнергетическое общество [6], ГК «Русская торфяная земля» [7], приводят несколько другие, в целом несколько более скромные цифры.

Согласно приводимым ими данным, мировые запасы торфа, приведённые к 40 %-й влажности, составляют около 500 млрд тонн, из них более 175 млрд тонн (также 35 %) — российские. Годовой прирост торфа в России при этом оценивается в 250–280 млн. тонн, что эквивалентно 70 млн. топливных удельных единиц.

По данным администрации Костромской области на территории региона присутствует 358 месторождений торфа, в промышленных границах составляющих 118,6 тыс. Га, равные 311,2 млн. тонн. Благодаря огромной сырьевой базе, на территории области существуют городские ТЭЦ (Костромская ТЭЦ-2), которые в качестве резервного источника топлива могут использовать торф, так и местные котельные и ТЭЦ локального характера (Костромской район, Галичский район, Мантуровский район), применяющие торф в качестве основного источника топлива.

Еще одним источником алюмосиликатного сырья служит топливный шлак, образующийся в достаточных количествах на не электрифицированных участках железных дорог Костромской, Ивановской, Вологодской, Кировской и Ярославской областей.

Наиболее энергоэффективным и рационально применимым заполнителем для производства бесклинкерных вяжущих являются отходы лесопиления и лесопереработки.

По общим данным предприятий Костромской области общий объем заготовленной древесины по итогам 1 квартала 2018 года составил более 2,39 млн куб.м. Несмотря на сложные погодные условия лесозаготовительного сезона 2018 года наблюдается положительная динамика заготовки древесины. По сравнению с аналогичным периодом 2017 года объем фактической заготовки древесины возрос на 268,4 тыс.куб.м. или 12,1 %.

По состоянию на 1 апреля 2018 года на землях лесного фонда Костромской области действует 607 договоров аренды лесных участков, постоянного (бессрочного) пользования и безвозмездного пользования лесными участками. Общая площадь лесов, предоставленных в пользование, составляет 2972,4 тыс. Га. Департаментом лесного хозяйства Костромской области заключен 501 договор аренды в целях использования лесов для заготовки древесины с установленным ежегодным объемом более 6,6 млн куб.м.

Литература:

  1. Ямалтдинова, Л. Ф. Сульфатно-шлаковые вяжущие и бетоны на их основе: автореф. дис.. докт. техн. наук / Л. Ф. Ямалтдинова. С.-Пб., 2000.
  2. Карнаухов Ю. П. Жидкое стекло из отходов кремниевого производства для шлакощелочных и золощелочных вяжущих / Ю. П. Карнаухов,
  3. B. В. Шарова // Строительные материалы. 1994.- № 11. — С.14–15.
  4. Иванов, К. С. Шлакощелочные бетоны с применением жидких стекол из опаловых пород: автореф. дис.. канд. техн. наук. / К. С. Иванов. -Новосибирск, 2005.- 18с.
  5. Кривенко, П.В., Скурчинская Ж. В., Сидоренко Ю. А. Шлакоще-лочные вяжущие нового поколения/ П. В. Кривенко, Ж. В. Скурчинская, Ю. А. Сидоренко //Цемент. 1991. — № 11–12. — С.5–8.
  6. Кругляк, C.JI. Экономическая эффективность производства шла-кощелочного вяжущего / С.JLКругляк, А. П. Яковина // Цемент. 1991. -№ 11–12. — С.71–73.
  7. Гаврильчик А. П., Лис Л. С., Навоша Ю. Ю., Макаренко Т. И. Задачи эффективного использования торфяных ресурсов на ближайшую перспективу // Новости науки и технологий. — Минск: ГУ «БелИСА», No1(14)/2010. Интернет-ресурс: belisa.org.by
Основные термины (генерируются автоматически): Россия, Костромская область, торф, договор аренды, канада, индонезия, США, западная Сибирь, Северная Америка, запас торфа.


Ключевые слова

торф, вяжущее, зола, сырьевые ресурсы, органоминеральный бетон, древесина

Похожие статьи

Использование торфа и торфогеля как органического удобрения

Почвы являются одним из богатств нашей страны. Однако, данные государственного мониторинга земель показывают, что в России сформировалась и продолжает усиливаться тенденция ухудшения качественного состояния земель.

Географо-поясная характеристика использования земельных...

В Южной Америке доминируют пастбищные земли, встречающиеся почти повсеместно на территории материка. Значительные площади занимают и лесохозяйственные, приуроченные преимущественно к экваториальному и субэкваториальному поясам.

Перспективы энергетического использования торфяных ресурсов...

Основные термины (генерируются автоматически): торф, брикет, торф месторождений, тонна

Северныеторф, отходы деревообработки, энергетические растения.

В настоящее время основными областями применения торфа являются малая энергетика, и сельское хозяйство.

Развитие нефтегазовой промышленности в странах Южной...

В данной статье дается обзор нефтегазовой отрасли Южной Америки. Приводятся статистические показатели, характеризующие современный уровень данной отрасли в Южной Америке. Делаются выводы о состоянии нефтегазового рынка Латинской Америки.

История территориальных притязаний государств в арктическом...

В начале XX века в области северных морей побывали несколько экспедиций российских

По примеру Канады, в начале XX века Соединенные Штаты Америки на официальном уровне

Министр морского флота США, выступая в 1924 году отметил, что США принадлежат все

Отметим, что ввиду многолетнего опыта освоения северных широт, Канада и Россия, дальше...

Становление западно-сибирского нефтегазового комлекса...

До освоения углеводородных богатств Западной Сибири, в СССР действовали две крупные

США осознавали в этом серьезную угрозу для своего европейского господства в Западной Европе

Западно-Сибирская равнина (Тюменская область, Омская область, Новосибирская...

Энергообеспечение России - проблемы и возможности решения

Западная Сибирь: Алтайский край, Курганская область, Омская область, Томская область

Восточная Сибирь и Дальний Восток: Бурятия, Забайкальский край, Приморский край

Основные термины (генерируются автоматически): Россия, канада, США, раз, российская...

Оценка объемов отходов бурения в Западной Сибири и подходы...

Перемешивание с торфом, опилками, навозом и другими органическими веществами-отходами местных производств для получения

Смешение бурового шлама с известью, торфом, карбамидной или формальдегидной смолами и т.д., с получением грунтовой смеси для отсыпки...

Арктическая лихорадка | Статья в журнале «Молодой ученый»

В наши дни Арктикой мы именуем северную полярную область земного шара, в которую входят практически весь Северный Ледовитый океан с островами (за исключением норвежских островов), а также окраины материков Северной Америки и Евразии.

Похожие статьи

Использование торфа и торфогеля как органического удобрения

Почвы являются одним из богатств нашей страны. Однако, данные государственного мониторинга земель показывают, что в России сформировалась и продолжает усиливаться тенденция ухудшения качественного состояния земель.

Географо-поясная характеристика использования земельных...

В Южной Америке доминируют пастбищные земли, встречающиеся почти повсеместно на территории материка. Значительные площади занимают и лесохозяйственные, приуроченные преимущественно к экваториальному и субэкваториальному поясам.

Перспективы энергетического использования торфяных ресурсов...

Основные термины (генерируются автоматически): торф, брикет, торф месторождений, тонна

Северныеторф, отходы деревообработки, энергетические растения.

В настоящее время основными областями применения торфа являются малая энергетика, и сельское хозяйство.

Развитие нефтегазовой промышленности в странах Южной...

В данной статье дается обзор нефтегазовой отрасли Южной Америки. Приводятся статистические показатели, характеризующие современный уровень данной отрасли в Южной Америке. Делаются выводы о состоянии нефтегазового рынка Латинской Америки.

История территориальных притязаний государств в арктическом...

В начале XX века в области северных морей побывали несколько экспедиций российских

По примеру Канады, в начале XX века Соединенные Штаты Америки на официальном уровне

Министр морского флота США, выступая в 1924 году отметил, что США принадлежат все

Отметим, что ввиду многолетнего опыта освоения северных широт, Канада и Россия, дальше...

Становление западно-сибирского нефтегазового комлекса...

До освоения углеводородных богатств Западной Сибири, в СССР действовали две крупные

США осознавали в этом серьезную угрозу для своего европейского господства в Западной Европе

Западно-Сибирская равнина (Тюменская область, Омская область, Новосибирская...

Энергообеспечение России - проблемы и возможности решения

Западная Сибирь: Алтайский край, Курганская область, Омская область, Томская область

Восточная Сибирь и Дальний Восток: Бурятия, Забайкальский край, Приморский край

Основные термины (генерируются автоматически): Россия, канада, США, раз, российская...

Оценка объемов отходов бурения в Западной Сибири и подходы...

Перемешивание с торфом, опилками, навозом и другими органическими веществами-отходами местных производств для получения

Смешение бурового шлама с известью, торфом, карбамидной или формальдегидной смолами и т.д., с получением грунтовой смеси для отсыпки...

Арктическая лихорадка | Статья в журнале «Молодой ученый»

В наши дни Арктикой мы именуем северную полярную область земного шара, в которую входят практически весь Северный Ледовитый океан с островами (за исключением норвежских островов), а также окраины материков Северной Америки и Евразии.

Задать вопрос