Монгол орны дулааны цахилгаан станцын үнс ашиглан геополимер төстэй барилгын материал гарган авах судалгаа
Салбар : Инженерийн ухаан, технологи
Улсын дугаар : 3903
Хамгаалсан он : 2019
Түлхүүр үг : Хөнгөн бетон, Протландцемент, Элс, Натрийн гидроксид, Калийн гидроксид, Силикат
Аннотаци
Эрчим хүч, дулааны үйлдвэрлэл нь асар их хэмжээний хаягдал буюу шатаалтын үлдэгдэл болох үнс, шааргыг бий болгодог. Тухайлбал, нүүрсний ордоос хамаарч шаталтын дараа дунджаар 10-20 орчим хувийн үнс үлддэг. Энэ нь цахилгаан станцын үнс шааргыг бараг ашигладаггүй манай орны хувьд маш их хэмжээ юм. Тухайлбал, зөвхөн Улаанбаатарын 4-р цахилгаан станцын үнс шааргын хаягдал жилд дунджаар
0.3 сая тонноор, 3-р цахилгаан станцынх
0.1 сая тонноор тус тус нэмэгдэн байгаль орчны бохирдлыг улам ихэсгэж байна. Улаанбаатарын 4-р ДЦС нь үнсээ үйлдвэрээс 3 орчим километрийн зайд байрлах үнсний санд хадгалдаг бөгөөд энэхүү үнсэн санг 5-6 тэрбум төгрөгөөр байгуулдаг боловч дунджаар 5 жилийн дараа дүүрч шинэ үнсэн сан байгуулах шаардлага бий болдог. Өөрөөр хэлбэл, жилд дунджаар 1 тэрбум төгрөгийг зөвхөн хаягдал үнсээ хадгалахад зарцуулж байна. Мөн нээлттэй эх сурвалжид гарсан мэдээгээр үнс зайлуулах шугам, насос болон тухайн системийг ажиллуулахад жилд дунджаар 1 тэрбум төгрөг зарцуулдаг байна. Зөвхөн 4-р ДЦС-ын хувьд нийтдээ жилд дунджаар 2 тэрбум төгрөг үнстэй холбоотой бүхий л зардалд зарцуулагддаг гэж тооцож болох юм. Геополимер гэдэг нь аморф бүтэцтэй хөнгөнцагаант цахиурын нэгдэл бөгөөд талст бус хөнгөнцагаант нэгдлийг (метакаолин, цахилгаан станцын үнс шаарга) шүлтээр (натри, калийн шүлт эсвэл натри, калийн силикат) үйлчлүүлэн зуурч харьцангуй нам температурт (60-90oC) боловсруулан гаргаж авдаг. Геополимер материал нь цемент, бетоныг орлохоос гадна хүчил болон шүлт, өндөр температур даах чадвар, хатуулаг, эдэлгээний чадвараараа ердийн цемент юмуу бетонон материалаас илүү өндөр үзүүлэлттэй юм.
Судалгааны ажлын зорилго
Монгол улсад жилээс жилд их хэмжээгээр хуримтлагдан байгаль орчныг бохирдуулж байгаа үйлдвэрлэлийн хаягдал түүхий эдийн (дулааны цахилгаан станцын үнс) шинж чанар, найрлага, үзүүлэлтүүдийг нарийвчлан судалсны үндсэн дээр байгаль орчинд ээлтэй, дэвшилтэт аргаар дахин боловсруулан шинэ төрлийн материалуудыг (тоосго, замын хавтан, хөнгөн бетон) гарган авах технологийн үндэслэлийг боловсруулахад энэхүү судалгааны ажлын зорилго оршино.
Зорилтууд
•4-р ДЦС-ын үнс болон байгалийн элсний хими, эрдэс зүй, ширхэглэл, түүнд агуулагдах хүнд хортой, цацраг идэвхит элементүүдийн агууламжийг тогтоох,
•4-р ДЦС-ын үнсээр геополимер төст хүнд бетон үйлдвэрлэх технологийн параметрийг тогтоох (хатаалтын температур, шүлтийн концентраци, хатаалтын хугацаа, шүлтлэг шингэн хольцын найрлага, харьцаа),
•4-р ДЦС-ын үнсээр геополимер төст хийт хөнгөн бетон үйлдвэрлэх параметрийг тогтоох,
•Гарган авсан геополимер төст материалыг үйлдвэрлэх цехийн техник эдийн засгийн урьдчилсан тооцоог хийх .
Шинэлэг тал, ач холбогдол
Үйлдвэрлэлийн хаягдлыг дэвшилтэт аргаар боловсруулж шинэ төрлийн материал гарган авснаар байгаль орчны бохирдлыг багасгах, улмаар зах зээлд эрэлт хэрэгцээтэй байгаа шинэ төрлийн барилгын материалыг хаягдалд суурилан гарган авах боломжийг судалсанд энэхүү судалгааны ажлын шинэлэг тал оршино. Геополимерийн судалгаа эрчимжиж байгаа өнөө үед Монгол орны ДЦС-уудын хаягдал үнс болон байгалийн элсний химийн найрлага, эрдэс бүрдэл, онцлог шинж чанарт нь тохирсон технологийг боловсруулж цементийн хольцгүй, ердийн тоосго болон хөнгөн бетоноос 2 дахин илүү үзүүлэлттэй геополимер төст барилгын материалыг гарган авсан нь энэ ажлын практик ач холбогдол юм.
Судалгааны материал
Энэхүү судалгаанд Улаанбаатар хотын 4-р ДЦС-ийн Багануур, Шивээ-Овоогийн нүүрсний цахилгаан шүүлтүүрийн үнс болон дүүргэгч материалаар байгалийн элс, хайрга дайрга, хөөс үүсгэгчээр хөнгөнцагааны (AI) нунтаг, идэвхжүүлэгч шингэнээр натрийн шүлт (NaOH)- тус тус авч ашигласан.
Судалгааны ажлын арга зүй
Үнсний дээжнүүдийн химийн найрлагыг рентгенфлуоросценцын (XRF) (SGS Mongolia компанид), эрдэсийн найрлагыг рентген диффрактометр (XRD) (ШУА, Байгаль шинжлэлийн нэгдсэн лабораторт,“MAXima_X XRD-7000”) болон рентген флюр , бүтцийг электрон микроскопын (SEM) (Hitachi,TableTop TM 1000), (TEM), жижиг хэсгийн тархалтын шинжилгээ, гадаргуугийн талбайг (BET), цацраг идэвхит элементүүдийг гамма спектрийн аргаар (Цөмийн энергийн газар) тус тус тодорхойлсон.
Бид цахилгаан станцын хаягдал үнснээс барилгын материал гарган авах туршилтын дараах байдлаар явуулсан.
- Улаанбаатар хотын 4-р ДЦС-ийн Багануур, Шивээ-Овоогийн нүүрсний үнсийг 2-14 молийн шүлтийн уусмалаар идэвхижүүлэн геополимер зуурмаг бэлтгэсэн. Зуурмагаа 2x2x2 см-ын харьцаатай металл хэвэнд цутган туршилтын биетийг хэвлэн, гялгар уутанд хийж геополимержүүлэх процесст оруулсан. Геополимержүүлэх процессыг 50-900С-ын температурт, 4-24 цагийн хугацаанд явуулсны дараа бэлтгэсэн дээжүүдийн 1 болон 7 хоногийн дараах ус шингээлт, эзэлхүүний цул, ус болон хатуу хэсгийн харьцаа, Si/AI, Na/AI харьцааг тооцон гаргаж, шахалтын бат бэхийн (WDW-50 compressive strength) үзүүлэлтүүдийг нь тодорхойлсон.
- IV ДЦС-ийн цахилгаан шүүлтүүрийн Багануур, Шивээ-Овоогийн нүүрсний үнсээ шүлт болон шингэн шилний нэмэлттэйгээр зуурсан бөгөөд шүлтийн харьцааг 6, 8, 10- молиор авч, Na2SiO3 :NaOH харьцаа нь 50:50; 25:75, 75:25 байхаар зуурмаг бэлтгэсэн. Геополимер нэгдлийг шинж чанарын үзүүлэлтүүдийг дээрхийн адил тодорхойлсон.
- III, IV ДЦС-ийн үнсэн сангийн үнс болон Дархан, Эрдэнэтийн ДЦС-ийн үнсэн сангийн үнсийг дангаар нь болон тус бүрт нь IV ДЦС-ийн Багануур, Шивээ-Овоогийн нүүрсний үнсийг 60:40, 70:30, 80:20 (цахилгаан шүүлтүүрийн үнс: элс) харьцаатай байхаар 7х7х7 см-ын дээж бэлтгэн гарган авсан түүхий эдийн шинж чанарын үзүүлэлтүүдийг дээрхийн адил тодорхойлсон.
Дүгнэлт
1.Улаанбаатар хотын дулааны 4-р цахилгаан станцын Багануурын нүүрсний үнс нь
14.5%, Шивээ-Овоогийн нүүрсний үнс нь
30.2%-ийн кальцийн оксид агуулага өндөртэй учир АНУ-ын ASTM стандартаар С ангиллын үнсэнд хамаарч байгаа бөгөөд эдгээр үнсэнд агуулагдах нэгдлийн 65%-иас багагүй хувь нь аморф бүтэц бүхий шилэн фаз байна. Цацраг идэвхит элементийн шинжилгээгээр, Багануур, Шивээ-овоо ордын нүүрсний шүүлтүүрийн үнс нийт цацраг идэвхийн хэмжээ харгалзан
314.4 Бк/кг,
342.7 Бк/кг байгаа нь Монгол улсад мөрдөгдөж байгаа барилгын материалын стандартын шаардлагыг хангаж байгааг тогтоов.
2.Геополимер төст бетоныг хийхэд кальцийн оксидын агуулга харьцангуй багатай Багануурын нүүрсний үнс тохиромжтой. 4-р ДЦС-ын шүүлтүүрийн үнс болон дүүргэгчээр хайрга, дайрга ашиглан геополимер төст барилгын материал (хүнд бетон) гарган авах боломжтойг лабораторийн судалгаагаар баталж, технологийн горимыг тогтоолоо. Үүнд: хайрга дайрга жингийн 75-80%-д, натрийн шүлтийн концентраци 8 М, хатаалт 700С-д 24 цагийн турш бэхжүүлэн 7 хоногийн дараах шахалтын бат бэх нь 30 МПа-аас багагүй буюу 250-300кг/см2, хүйтэн тэсвэрлэлт 40 циклээс илүү геополимер материал гарган авах боломжтой байна. Кальцийн оксидын агуулага өндөртэй үнсийг шингэн шилээр идэвхжүүлэхэд шингэн шил нь кальцийн нэгдэлтэй урвалд орон усанд уусамтгай, хялбар хатуурдаг бүтэц үүсгэн геополимержих урвал явагдах боломжийг багасгаж байна.
3.4-р ДЦС-ын шүүлтүүрийн үнс болон барилгын элс ашиглан геополимер төст хийт бетон гарган авах боломжтойг лабораторийн судалгаагаар баталж, технологийн горимыг тогтоолоо. Үүнд:
Үнс: элсний харьцаа 70:30, натрийн шүлтийн концентраци 8 М, хатаалт 700С-д 24 цаг буюу лабораторийн нөхцөлд гарган авсан геополимер төст хийт бетоны шахалтын бат бэхийн үзүүлэлт 9-10MПa ба эзэлхүүн масс нь 1100-1400 кг/м3 байна
Зохиогч
Боловсролын доктор(PhD)
Бүтээлийн тоо : 1
Ишлэгдсэн тоо : 0
