Получение теплоизоляционного материала на основе асбеста

VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Получение теплоизоляционного материала на основе асбеста

Кыргыс А.Х. 1
1ФГКОУ "КызылскоеПКУ"
Ховалыг И.М. 1
1ФГКОУ "Кызылское ПКУ"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Республика Тыва отличается разнообразием видов полезных ископаемых и значительными перспективами их высокоэффективного освоения. На территории республики разведано более 20 месторождений, обладающих значительными запасами весьма ценных и дефицитных видов минерального сырья.

Однако в горнорудной промышленности республики практически отсутствует производство глубокой переработки природного сырья. Исторически сложившаяся неоднородность экономического пространства России оказывает значительное влияние на структуру и эффективность экономики, стратегию и тактику индустриальных преобразований и социально-экономической политики. В связи с уменьшением капитальных вложений в производственные отрасли, использование производственных мощностей предприятиями стройиндустрии Тувы сегодня сократилось в 70 раз. Резкое сокращение инвестиционной активности и снижение платежеспособности организаций и населения Тувы привели к падению спроса на местную продукцию и к увеличению импорта.

Все виды строительных материалов, в том числе кирпич керамический, железобетонные изделия и другие, в настоящее время завозятся из других регионов. В структуре затрат на строительные работы стоимость строительных материалов составляет 67–71 % в общей цене строительной продукции.

Анализ опыта использования основных строительных материалов сегодня показывает, что в первую очередь необходимы стеновые материалы, вяжущие вещества и теплоизоляционные материалы.

В связи с ужесточением требований к теплоизоляционным материалам, в настоящее время во многих регионах ведется работа по созданию новых видов теплоизоляционных материалов минеральной основы. Поэтому, приоритетное направление в производстве теплоизоляционных материалов имеют минеральные утеплители. К ним относятся минеральная вата.

В настоящей работе рассматривается получение теплоизоляционного материала, на основе наиболее распространенного местного сырьевого материала – длинноволокнистого природного магнийсодержащего сырья – хризотил – асбеста. Месторождение указанного материала имеется вблизи г. Ак-Довурака и их запасы достаточны для применения.

Кроме того, республика располагает достаточной минеральной базой для диспергирования (добавления другого вспомогательного сырья). Это высоко кремнезёмистое сырье - кварцит, базальт, пески, глина. Поэтому для дальнейшего развития местной промышленности строительных материалов, актуальным является производство теплоизоляционных материалов на основе местного сырья. Решение данной проблемы требует поиска, исследования соответствующего сырья и технологии производства необходимого теплоизоляционного материала.

Цель исследования:

Целью настоящей работы является исследование возможности получения теплоизоляционного материала на основе асбеста, удовлетворяющего требованиям ГОСТа на теплоизоляционные материалы.

В качестве объекта исследования приняты отвальные породы отходов вскрыши и асбестообогащения Ак-Довуракского месторождения, в которых со­держится несортовая асбест-масса.

Задачи исследования:

- изучение месторождения хризотил-асбеста на территории Тувы;

- оценка перспектив горно-обогатительного комбината «Туваасбест»;

- проведение опыта по получению теплоизоляционного материала на основе асбеста.

Инновационные аспекты предложения заключаются в получении теплоизоляционных материалов с требуемой структурой, которая обеспечивает эффективную теплозащиту и необходимую механическую прочность, и морозостойкость. При создании материала использованы ранее неиспользованные виды сырья и отходы промышленности, что очень важно для расширения сырья и экологии. Результатом проекта является создание долговечных материалов. Проект выполняется с применением ресурсо- и энергосберегающих технологий.

Глава 1. Месторождение хризотил- асбеста на территории Тувы

Асбест (от греч. asbestos - неугасимый) - обобщающее название для волокнистой формы шести различных природных минералов класса силикатов. Один из этих минералов - хризотил-асбест (хризотил, парахризотил), называемый также «белый асбест» и «горный лен», является волокнистой разновидностью серпентина (от латинского «серпентес» - змея, из-за часто гладкой, блестящей поверхности, напоминающей кожу змеи. Отсюда и русское название - змеевик) - минерала подкласса слоистых силикатов. Остальные пять принадлежат к группе амфиболов (от греческого «амфиболос» - двусмысленный, неясный - из-за сложного переменного состава), минералов подкласса ленточных силикатов. По химическому составу асбестовые минералы относятся к классу водных силикатов магния, железа, отчасти кальция и натрия. По минералогии, признакам и кристаллической структуре подразделяются на хризотил-асбест и амфибол-асбест.[5]

Один из горно-обогатительных предприятий, представляющий горнодобывающую отрасль Республики Тыва, является комбинат «Туваасбест» - предприятие по добыче и обогащению хризотил-асбестовых руд. ГОК "Туваас­бест действует с 1964 года. Сырьевой базой является Ак-Довуракское месторождение, расположенное в пределах Хемчикской котловины, окруженной горными сооружениями Западных Саян и Алтая. Промышленная асбестоносность связана с гарцбургитами и апогарцбургитовыми серпентинитами. Асбестовые руды образуют простые и сложные отороченные жилы, мелкие сетчатые прожилки. Руды характеризуются низким содержанием (1,12 – 2,5%) длинноволокнистого (класс+4,8 мм) асбеста. [5]

Добыча асбестовой руды осуществляется открытым способом. Основными технологическими операциями на горных предприятиях являются: бурение скважин, взрывные работы, экскавация, транспортирование руды и сопутствующих пород, формирование отвалов горных пород и отходов обогащения. [1]

На месторождении до 1993 г. перерабатывалось 4-4,5 млн.т руды в год с по­лучением 115-120 тыс.т асбестового волокна. По состоянию на 1.01.97 г. оставшиеся балансовые запасы по промышленным категориям составляют около 87 млн.т руды, содержащей не менее 2,0 млн.т асбеста, что обеспечивает работу ком­бината на срок около 15 лет. Кроме того, на балансовом отвале заскла­дировано более 17 млн.т кондиционной руды (280 тыс.т волокна), а также свыше 80 млн.куб.м отходов вскрыши и асбестообогащения, в которых со­держится около 26 млн.т несортовой асбест-массы, пригодной для изго­товления теплоизоляционных материалов и использования в качестве доба­вок в асфальто-бетонную смесь при строительстве дорог с твердым покры­тием. [6]

Химический состав отходов комбината «Туваасбест» выполнен в лаборатории физико-химичеких исследований «Тувхимлаборатория».

Таблица 1. Химический состав отходов асбестообогащения.

Содержание оксидов, в %

SiO2 AL2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO R2O O3 п.п.п.

37,14 5,17 0,08 6,54 1,17 38,34 0,55 0,06 10,91

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что химический состав отходов комбината «Туваавсбест» отличается высоким содержанием железа. Это связано с наличием железосодержащих оливинов. Доля оксида кремния, в основном, в пределах нормы.

Глава 2. Теоретическое описание получения теплоизоляционного материала на основе асбеста.

В лаборатории строительных материалов кафедры ПГС Тувинского государственного университета были проведены предварительные исследования. Подобраны соответствующие виды материалов, в том числе асбеста. Подобраны составы материалов. Предварительно получены образцы полужесткого и жесткого видов. Изучены их свойства.

Работа выполнена по следующей технологии: теплоизоляционный материал получают на основе асбеста (отходов асбестообогащения), легкого наполнителя и пенообразователя, обеспечивающего пористую структуру материала.

По результатам эксперимента получили теплоизоляционный материал 3-х видов: мягкий, в виде рулона, полужесткий и жесткий, в виде плит. В результате работы установлено, что на основе асбеста с добавлением цемента и глины возможно получение нового материала удовлетворяющего требования ГОСТа.

Технология производства материала похожа на технологию изготовления бетонных изделий. Технологическая схема получения теплоизоляционного материала следующая:

Прочность плит обеспечиваются за счет переплетающихся между собой распушенных волокон асбеста.

Заключение:

Таким образом, полученный термоизоляционный материал в инновационном плане более привлекательный, чем привозные материалы:

Во-первых, организуется производство нового строительного материала на основе местного сырья.

Во-вторых, по сравнению минеральной ватой, которая получается с расплавом сырья при 1400ОС, себестоимость продукции гораздо меньше, в технологии отсутствует дорогая термообработка, т.е. материал более дешевый.

В-третьих, материал на основе асбеста негорючий.

В данный момент, в технологическом плане идет подбор оборудования с учетом технологических параметров и эффективности раздробления и распушки асбеста. Проводится дальнейшее исследований основных технологических свойств теплоизоляционного материала на основе асбеста. Проводятся опытно-промышленные испытания, в результате которых будет получен самый эффективный теплоизоляционный материал на основе асбеста.

Литература:

Бурдин Н.В., Лебедев В.И. Пневмообогащение минерального сырья, содержащего тяжелые минералы и металлы. /Состояние и освоение природных ресурсов Тувы и сопредельных регионов Центральной Азии. Геоэкология природной среды и общества. /(научные труды ТувИКОПР СО РАН).-2002. с.65-68.

Кара-Сал Б.К. Минеральное сырье Тувы для производства строительных материалов. / (научные труды ТувГУ). – 2009.

Лебедев В.И., Самданчап Т.Х., Кан-оол А.Х. Эффективность промышленного освоения месторождений полиметаллических и редкоземельных руд в Туве. //В кн. Состояние и освоение природных ресурсов Тувы и сопредельных регионов. Геоэкология природной среды и общества: Научн. тр. ТувИКОПР СО РАН Кызыл, 2002. – с. 78-87.

Лебедев В.И., Ховалыг И.М., Геоэкологические аспекты освоения Акдовуракского месторождения хризотил-асбеста. / (Материалы II Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Кызыл – 2014). - с.152.

Ховалыг И.М. Из истории исследования месторождения асбеста на территории Республики Тыва. / (Материалы III-й ежегодной научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых Тувинского государственного университета. Кызыл – 2013). – с.65-66.

Ховалыг И.М., Сырьевая база стройиндустрии Республики Тыва. / (Материалы 52-й Международной научной конференции. Геология. Новосибирск – 2014). - с.69.

Приложение 1

Рис 1:Хризотил – асбестРис 2:Амфибол – асбест

Рис 3: Образцы плит

Таблица:Химический состав отходов асбестообогащения

Содержание оксидов, в %

SiO2 AL2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO R2O O3 п.п.п.

37,14 5,17 0,08 6,54 1,17 38,34 0,55 0,06 10,91

Приложение 2

Фото: Экспериментальные работы в лаборатории Тувинского Государственного университета

Просмотров работы: 25