Энергосбережение и декарбонизация в производстве цемента и пеностекла за счет использования природных активных минеральных добавок (опока и диатомит)
Автор: Жакипбаев Б.Е., Исмаилова А.Б., Тухтамишева А.З., Сейтказинов О.Д., Молдамуратов Ж.Н.
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Технологии производства строительных материалов и изделий
Статья в выпуске: 6 т.16, 2024 года.
Бесплатный доступ
Введение. В условиях необходимости повышения энергоэффективности и декарбонизации производства цемента растет актуальность разработки технологий с применением природных активных минеральных добавок. В статье рассматривается использование опоки и диатомита в качестве активных добавок для производства портландцементов, что позволяет сократить долю клинкера до 50% при сохранении эксплуатационных свойств цемента. Методы и материалы. Исследования проведены с использованием электронно-микроскопического анализа, рентгенофазовых исследований и энергодисперсионного микроанализа. Анализировались состав клинкера из SAS-Tobe Technologies, гипс из Багалинского месторождения, шлаки Ново-Джамбульского фосфорного завода, опока Туркестан-Урангайского месторождения и диатомит из месторождения Утесай. Физико-химические испытания проводились в лабораториях «SAPA» и на заводе ТОО «SAS-Tobe Technologies». Результаты и обсуждение. Результаты исследований показали, что добавление опоки и диатомита в количестве 15% ускоряет процессы минералообразования за счёт образования жидкой фазы клинкера при более низких температурах. Это позволяет сократить температуру обжига на 100-150 °C, что ведёт к снижению энергозатрат и улучшению термодинамических процессов формирования клинкера.
Активные минеральные добавки, энергосбережение и декарбонизация, опока, диатомит, производство цемента
Короткий адрес: https://sciup.org/142243718
IDR: 142243718 | DOI: 10.15828/2075-8545-2024-16-6-587-600
Список литературы Энергосбережение и декарбонизация в производстве цемента и пеностекла за счет использования природных активных минеральных добавок (опока и диатомит)
- Smirnov P.V., Zhakipbayev B.Ye., Staroselets D.A., Deryagina O.I., Batalin G.A., Gareev B.I., Vergunov A.V. Diatomites and opoka from western Kazakhstan deposits: lithogeochemistry, structural and textural parameters, potential of use. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, Geo Assets Engineering. 2023; 334(7): 187–201. https://doi.org/10.18799/24131830/2023/7/4046
- Zhakipbayev B.Ye., Zhanikulov N.N. Use of tephritobasalt and lead slag as an alternative raw material in burning portland cement clinker. Bulletin of Kazakh Leading Academy of Architecture and Construction. 2023; 88(2): 162–177. https://doi.org/10.51488/1680-080x/2023.2-18
- Kolesnikov A.S., Kuraev R.M. Thermodynamic modeling of the synthesis of the main minerals of cement clinker from technogenic raw materials. Kompleksnoe Ispolʹzovanie Mineralʹnogo Syrʹâ/Complex Use of Mineral Resources/Mineraldik Shikisattardy Keshendi Paidalanu. 2021; 318(3): 24–34. https://doi.org/10.31643/2021/6445.25
- Zhakipbayev B.Ye., Alferyeva Y.O., Ksenofontov D.A., Kotel’nikov A.R. An Experimental Study of the Possible Use of Opoka as a Si Source in Glass Production of the Turkestan Region, Kazakhstan. Moscow University Geology Bulletin. 2021; 76(4): 398–406. https://doi.org/10.3103/S0145875221040128
- Balykov A.S., Nizina T.A., Kyashkin V.M., Volodin S.V. Prescription and technological efficiency of sedimentary rocks of various composition and genesis in cement systems. Nanotechnologies in Construction. 2022; 14(1): 53–61. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-1-53-61
- Zhernovoi F.E., Zhernovaya N.F., Snukaeva M.V. Effectiveness of opoka-containing causticized batches for glass containers. Glass and Ceramics (English Translation of Steklo i Keramika). 2015; 72(3): 83–85. https://doi.org/10.1007/s10717-015-9729-z
- Zhernovoi F.E., Zhernovaya N.F., Snukaeva M.V. Effectiveness of opoka-containing causticized batches for glass containers. Glass and Ceramics (English Translation of Steklo i Keramika). 2015; 72(3): 83–85. https://doi.org/10.1007/s10717-015-9729-z
- Kaz’Mina O.V., Vereshchagin V.I., Semukhin B.S., Abiyaka A.N. Low-temperature synthesis of granular glass from mixes based on silica-alumina-containing components for obtaining foam materials. Glass and Ceramics (English Translation of Steklo i Keramika). 2009; 66(9–10): 341–344. https://doi.org/10.1007/s10717-010-9193-8
- Yatsenko E.A., Smolii V.A., Yatsenko L.A., Gol’tsman N.S. Physicochemical Studies of Raw Materials from the Far East Russia for Synthesizing Foam Glass and Protective Enamel Coatings. Glass and Ceramics (English Translation of Steklo I Keramika). 2019; 76(5–6): 235–238. https://doi.org/10.1007/s10717-019-00172-9
- Suleimenov Z.T., Sagyndykov A.A., Moldamuratov Z.N., Bayaliyeva G. M., Alimbayeva Z.B. High-strength wall ceramics based on phosphorus slag and bentonite clay. Nanotechnologies in Construction. 2022; 14(1): 11–17. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-1-11-17
- Yatsenko E.A., Smolii V.A., Klimova L.V., Gol’tsman B.M., Ryabova A.V., Golovko D.A., Chang C.C. Foam Glass Synthesis by the Hydrate Method Based on Different Natural Materials. Glass and Ceramics (English Translation of Steklo I Keramika). 2020; 77(3–4): 135–138. https://doi.org/10.1007/s10717-020-00256-x
- Kononenko O.A., Gelis V.M., Milyutin V.V. Incorporation of bottoms from nuclear power plants into a matrix based on Portland cement and silicic additives. Atomic Energy. 2011; 109(4): 278–284. https://doi.org/10.1007/s10512-011-9357-9
- Makarov D.V., Manakova N.K., Suvorova O.V. Production of Rock-Based Foam-Glass Materials (Review). Glass and Ceramics (English Translation of Steklo i Keramika). 2023; 79(9–10): 411–417. https://doi.org/10.1007/s10717-023-00522-8
- Durastanti C., Moretti L. Environmental impacts of cement production: A statistical analysis. Applied Sciences (Switzerland). 2020; 10(22): 1–23. https://doi.org/10.3390/app10228212
- Uwasu M., Hara K., Yabar H. World cement production and environmental implications. Environmental Development. 2014; 10(1): 36–47. https://doi.org/10.1016/j.envdev.2014.02.005
- Tautorat P., Lalin B., Schmidt T.S., Steffen B. Directions of innovation for the decarbonization of cement and steel production – A topic modeling-based analysis. Journal of Cleaner Production. 2023; 407. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137055
- Obrist M.D., Kannan R., Schmidt T.J., Kober T. Decarbonization pathways of the Swiss cement industry towards net zero emissions. Journal of Cleaner Production. 2021; 288. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125413
- Rumayor M., Fernández-González J., Domínguez-Ramos A., Irabien A. Deep Decarbonization of the Cement Sector: A Prospective Environmental Assessment of CO2 Recycling to Methanol. ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 2022; 10(1): 267–278. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c06118
- Busch P., Kendall A., Murphy C.W., Miller S.A. Literature review on policies to mitigate GHG emissions for cement and concrete. Resources, Conservation and Recycling. 2022; Elsevier B.V. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106278
- Wang Y., Yi H., Tang X., Wang Y., An H., Liu J. Historical trend and decarbonization pathway of China’s cement industry: A literature review. Science of the Total Environment. 2023; Elsevier B.V. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164580
- Moldamuratov Z.N., Ussenkulov Z.A., Yeskermessov Z.E., Shanshabayev N.A., Bapanova Z.Z., Nogaibekova M.T., Joldassov S.K. Experimental study of the effect of surfactants and water-cement ratio on abrasion resistance of hydraulic concretes. Rasayan Journal of Chemistry. 2023; 16(3): 1116–1126. https://doi.org/10.31788/RJC.2023.1638391
- Turakulov Z., Kamolov A., Turakulov A., Norkobilov A., Fallanza M. Assessment of the Decarbonization Pathways of the Cement Industry in Uzbekistan. Engineering Proceedings. 2023; 37(1). https://doi.org/10.3390/ECP2023-14639
- Carbone C., Ferrario D., Lanzini A., Stendardo S., Agostini A. Evaluating the Carbon Footprint of Cement Plants Integrated With the Calcium Looping CO2 Capture Process. Frontiers in Sustainability. 2022; 3. https://doi.org/10.3389/frsus.2022.809231
- Cormos A.M., Dragan S., Petrescu L., Sandu V., Cormos C.C. Techno-economic and environmental evaluations of decarbonized fossil-intensive industrial processes by reactive absorption and adsorption CO2 capture systems. Energies. 2020; 13(5). https://doi.org/10.3390/en13051268
- Kabdushev A.A., Agzamov F.A., Manapbayev B.Z., Moldamuratov Z.N. Microstructural analysis of strain-resistant cement designed for well construction. Nanotechnologies in Construction. 2023; 15(6): 564–573. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2023-15-6-564-573
- Karlsson I., Rootzén J., Toktarova A., Odenberger M., Johnsson F., Göransson L. Roadmap for decarbonization of the building and construction industry-A supply chain analysis including primary production of steel and cement. Energies. 2020; 13(6). https://doi.org/10.3390/en13164136
- Manapbayev B., Alimbayev B., Amanbayev E., Kabdushev A., Moldamuratov Z. Study of internal corrosion on the turning angles in steel pipes. In E3S Web of Conferences. 2021; 225. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202122501004
- Cormos C.C., Cormos A.M., Petrescu L., Dinca C. Decarbonization of fossil energy-intensive industrial processes using innovative calcium looping technology. Chemical Engineering Transactions. 2021; 86: 937–942. https://doi.org/10.3303/CET2186157
- Zhakipbayev B.Ye., Kan X.S., Kulmakhanova A.Sh., Kuntubayeva M.N. Low-temperature synthesis of glass phase through the use of opok matrices South Kazakhstan amorphous siliceous rocks in the production of container glass. VESTNIK KazNRTU. 2016; 6 (118): 486-491.
Статья научная
