High performance building ceramics based on solid waste

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The most important environmental problem of coal energy in Russia is the accumulation of solid waste in ash dumps - products of coal combustion. Ash dumps are located on the lands of populated areas and are source of toxic dust, contamination of surface and groundwater with soluble compounds and increased radioactivity. An effective solution to the problem of accumulation of ash and slag waste is its use as secondary raw materials in the construction industry. In this work, physicochemical methods were used to study ash and slag raw materials from coal-fired power plants in Novosibirsk and municipal cullet. Recipes for building ceramics have been developed by varying the content of fly ash and cullet, molding technologies, and modes of drying and firing of products. The influence of various methods of preparing raw materials (grinding, fractionation, ignition, mechanical activation) and methods of processing and dispersing ceramic masses on the physical and mechanical properties of experimental samples was studied. The possibility of obtaining ceramic products that meet the requirements of regulatory documents for construction materials is shown.

About the authors

Dmitry A. Nemuschenko

Novosibirsk State Technical University

Author for correspondence.
Email: nemuschenko@corp.nstu.ru
ORCID iD: 0009-0000-8262-237X
SPIN-code: 6213-1170

senior lector of Department of Engineering Problems of Ecology

20 Prospekt K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

Vladimir V. Larichkin

Novosibirsk State Technical University

Email: larichkin@corp.nstu.ru
SPIN-code: 6583-0412
doctor of engineering sciences, professor, Department of Engineering Problems of Ecology 20 Prospekt K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

Mihail T. Murav’ev

Novosibirsk State Technical University

Email: misha_muravev_02@mail.ru
student 4 courses, Department of Engineering Problems of Ecology 20 Prospekt K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

Maksim A. Neustroev

Novosibirsk State Technical University

Email: neustroev_maks@bk.ru
student 4 courses, Department of Engineering Problems of Ecology 20 Prospekt K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

References

  1. Kara-sal BK, Seren SHV. State and problems of production of ceramic wall materials using low-grade clay rocks. Vestnik TuvGU. 2015;3:7–12. (In Russ.)
  2. Sajbulatov SZH, Sulejmenov ST, Ralko AV. Ash-ceramic wall materials. Alma-Ata: Nauka, 1982. 292 p. (In Russ.)
  3. Barieva ER, Korolev EA, Egorova ES. Modeling the composition of a ceramic charge using ash and slag waste from Kazan TPS-2. News of universities. Energy problems. 2009;7-8:119–122. (In Russ.)
  4. Abdrahimov VZ, Hasaev GR, Abdrahimova ES, Kolpakov AV. Use of carbon-containing waste from the fuel and energy complex in the production of ceramic materials for various purposes. Ecology and industry of Russia. 2013;9:30–33. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2013-9-30-33 (In Russ.)
  5. Abdrahimov VZ, Abdrahimova ES. Use of slag from the combustion of coal from the Kansk-Achinsk basin in the production of ceramic materials based on intershale clay. Ecology and industry of Russia. 2014;3:36–39. (In Russ.)
  6. Sidikova TD. Glass ceramics for the construction industry based on industrial waste. Modern construction and architecture. 2022;1:31–35. https://doi.org/10.18454/mca.2022.25.5 (In Russ.)
  7. Makarenko SV, Vasil'ev KO, Hohryakov OV, Hozin VG. Production of ash building ceramics based on ash and slag waste from thermal power plants in the Irkutsk region - an example of the best available technology for their disposal. Izvestiya KGASU. 2020;4(54):54–61. (In Russ.)
  8. YUr'ev IYU, Skripnikova NK, Volokitin OG. Study of the influence of modified ash and slag waste on the properties of fired ceramic products. Vestnik TGASU. 2013;4:191–196. (In Russ.)
  9. SHushkov DA, Burcev IN, Simakova YUS. Dense and porous ceramic materials from coal slurries of the Inta deposit. Glass and ceramics. 2022;95(4(1132)):29–38. https://doi.org/10.14489/glc.2022.04.pp.029-038 (In Russ.)
  10. Diana Mireya AV, Jairo Alberto GC, Judith R, Aldo RB. Development and Characterization of Glass-Ceramics from Combinations of Slag, Fly Ash, and Glass Cullet without Adding Nucleating Agents Materials. 2019;12:1–17. https://doi.org/10.3390/ma12122032
  11. Dash S, Panda L, Mohanty I, Gupta P. Comparative feasibility analysis of fly ash bricks, clay bricks and fly ash incorporated clay bricks. Magazine of civil engineering. 2022;7(115):11–20. https://doi.org/10.34910/MCE.115.2
  12. Larichkin VV, Vedyagin AA, Mishakov IV, Hlebnikov BM, Larichkin VV, Noskov AS. Physico-chemical study of ash and slag waste. Encyclopedia of a chemical engineer. 2008;10:21–26. (In Russ.)
  13. Nemuschenko DA, Larichkin VV. Research of ash waste from coal-fired power plants as a potential raw material for the construction industry. Expert: theory and practice. 2023;2(21):60–67. https://doi.org/10.51608/26867818-2023-2-60 (In Russ.)
  14. Storozhenko G.I. Technology for the production of wall ceramic products from activated clay raw materials: abstract of the dissertation for the doctor of technical sciences (05.23.08). TSABU. Tomsk; 2000. 44 p. (In Russ.)
  15. Poluboyarov VA, Andryushkova OV, Poluboyarov VA, Pauli IA, Korotaeva ZA. Mechanochemistry of creating materials with specified properties. NSTU. Novosibirsk; 2007. 352 p. (In Russ.)
  16. Zhu M, Ji R, Li Z, Wang H, Liu L, Zhang Z. Preparation of glass ceramic foams for thermal insulation applications from coal fly ash and waste glass. Construction and Building Materials. 2016;112:398–405. https://doi.org/10.1016/ j.conbuildmat.2016.02.183.
  17. Nemuschenko DA, Kal’neus VA, Kunicyna EA, Legotin AV, Slesarenko RA, Larichkin VV. Study of the influence of the addition of SiO2 nanopowder on the physical and mechanical properties of ash ceramics Promising materials. 2014;11:56–62. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».