СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ И ОБРАБОТКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ

В настоящей работе представлены результаты исследований по получению силикатных расплавов на основе зол ТЭС с использованием энергии термической плазмы и производству стеклокристаллических материалов. Разработан и апробирован плазмохимический реактор. Расчетным путем установлено, что при изменении тепловой мощности плазмотрона от 50 до 100 кВт и поддержании оптимальной температуры расплава в плазмохимическом реакторе Tрасп = 1850 С расход исходного сырья Gсыр на установку может варьироваться от 0,019 кг/с (1,11 кг/мин) до 0,047 кг/с (2,81 кг/мин). На основе проведенных экспериментальных работ установлена зависимость кристаллизационных свойств расплава от состава шихты. В работе отмечено, что для получения стеклокристаллического материала с повышенной степенью кристалличности необходимо полученный силикатный расплав подвергать двухстадийной термической выдержке с температурами 1-й ступени 700 °С в течение 1 ч, 2-й ступени 950 °С в течение 2 ч. При этом степень кристалличности возрастает до 60–65 %. Проведены физико-механические исследования (прочность на сжатие и изгиб, тепловой коэффициент линейного расширения) полученных изделий. Произведена оценка полученных результатов с имеющимися аналогами на отечественном и зарубежном рынках.

1. Anshakov A.S., Urbakh E.K., Urbakh A.E., Cherednichenko V.S., Kuzmin M.G. Investigation of thermal plasma generator of technological function // Thermophysics and Aeromechanics. 2015. V. 22. № 6. P. 775–778.

2. Буянтуев С.Л., Урханова Л.А., Хмелев А.Б., Лхасаранов С.А., Кондратенко А.С. Переработка золошлаковых отходов электродуговой плазмой для получения композиционных строительных материалов // Вестник ВСГУТУ. 2016. Т. 61. № 4. С. 19–26.

3. Alekseeva I.P., Dymshits O.S., Zhilin A.A., Mikhailov M.D., Khubetsov A.A. Effect of yttrium oxide on the crystallization of glasses of the MgO-Al2O3-SiO2 system, nucleated by a mix of titanium and zirconium dioxides, and the transparency of glass-crystalline materials in the superhigh-frequency spectral region // Journal of optical technology. 2015. V. 82. № 4. P. 262–267.

4. Stefanovsky S.V., Myasoedov B.F., Remizov M.B., Kozlov P.V., Belanova E.A., Shiryaev A.A., Zubavichus Y.V. Cesium speciation in aluminophosphate-based glass-crystalline materials for immobilization of high level waste from uranium-graphite channel reactor spent nuclear fuel reprocessing / Doklady chemistry. 2014. V. 457. P. 148–153.

5. Kaz'mina O.V., Vereshchagin V.I., Semukhin B.S. Structure and Strength of Foam-Glass-Crystalline Materials Produced from a Glass Granulate // Glass physics and chemistry. 2011. V. 37. № 4. P. 371–377.

6. Chen M.J., Zhang F.S., Zhu J.X. Effective utilization of waste cathode ray tube glass-Crystalline silicotitanate synthesis // Journal of hazardous materials. 2010. V. 182. № 1–3. P. 45–49.

7. Kaz'mina O.V., Vereshchagin V.I., Abiyaka A.N. Assessment of the compositions and components for obtaining foam-glass-crystalline materials from aluminosilicate initial materials // Glass and ceramics. 2009. V. 66. № 3–4. P. 82–85.

8. Береговой В.А., Сорокин Д.С. Стеклокристаллические материалы на основе кремнистых пород // Региональная архитектура и строительство. 2015. № 1. С. 54–57.

9. Ахунов Д.Б., Жураев Х.А. Стеклокристаллические материалы на основе базальтов Кутчинского месторождения // Современные научные исследования и разработки. 2017. № 3 (11). С. 14–17.

10. Il’ina V.P. Glass crystal materials made from mineral and technogenic feedstock from Karelia // Glass and ceramics. 2007. V. 64. № 9–10. P. 318–321.

11. Karayannis V., Moutsatsou A., Domopoulou A. Fired ceramics 100 % from lignite fly ash and waste glass cullet mixtures // Journal of building engineering. 2017. V. 14. P. 1–6.

12. Волокитин О.Г., Верещагин В.И., Волокитин Г.Г., Скрипникова Н.К., Шеховцов В.В. Анализ процессов традиционного и плазменного плавления золы ТЭЦ // Техника и технология силикатов. 2016. Т. 23. № 3. С. 2–5.

13. Abzaev Yu.A., Volokitin G.G., Skripnikova N.K., Volokitin O.G., Shekhovtsov V.V. Investigation of the melting of quartz sand by low-temperature plasma // Glass and ceramics. 2015. V. 72. № 5–6. P. 225–227.

14. Волокитин Г.Г., Скрипникова Н.К., Волокитин О.Г., Шеховцов В.В., Хайсундинов А.И. Электродуговые и электроплазменные устройства для переработки силикатсодержащих отходов // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57. № 3-3. С. 109–113.