Проблемы и перспективы производства кровельных материалов

Problems and prospects of roofing materials production
Цитировать:
Турдибоев И.Х. Проблемы и перспективы производства кровельных материалов // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2021. 8(86). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/12155 (дата обращения: 12.08.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В статье обсуждаются проблемы и перспективы применения асбестсодержащих минералов в производстве кровельных материалов. Учитывая высокую токсичность и канцерогенность асбеста, предлагается заменить его менее токсичными хризотиловым асбестом, базальтом, минеральной ватой, бентонитом. Показана перспективность использования этого местного сырья в производстве кровельных материалов и изделий на их основе. Приводятся результаты химического анализа хризотилового асбеста, базальта, минеральной ваты, бентонита, добытых и переработанных на территории Узбекистана.

ABSTRACT

The article discusses the problems and prospects of using asbestos-containing minerals in the production of roofing materials. Given the high toxicity and carcinogenicity of asbestos, it is proposed to replace it with less toxic chrysotile asbestos, basalt, mineral wool, bentonite. The prospects of using this local raw material in the production of roofing materials and products based on them are shown. The results of chemical analysis of chrysotile asbestos, basalt, mineral wool, bentonite, mined and processed in the territory of Uzbekistan are presented.

 

Ключевые слова: Шифер, асбест, минеральное волокно, базальт, стекловолокно, цемент, технология.

Keywords: slate, asbestos, mineralfibre, kess – fibre, cement, technology.

 

Введение

В связи с увеличением объемов ввода нового жилья, промышленных и строительных объектов в Республике Узбекистан спрос на кровельную продукцию растет день ото дня. Требуется постепенное обновление производственных технологий и оборудования на предприятиях.

В настоящее время шифером называют асбестоцементные гофрированные кровельные изделия. В строительстве используются еврошифер, гофрированные битумные листы, металлический шифер [1-3].

Асбестовые сланцы также являются распространенным материалом для изготовления изделий для кровли. Однако, имея приемлемые эксплуатационные характеристики, такие как механическая прочность на изгиб (листы выдерживают нагрузку до 150-160 кг), теплоизоляционные свойства, негорючесть, простоту и экономичность технологии изготовления,  низкую стоимость, такие изделия не лишены ряда недостатков:

  1. Со временем, когда вода попадает в поры сланца и замерзает, он теряет свои водостойкость и прочностные свойства.
  2. Сланец хрупкий и легко ломается, поэтому при обращении с ним необходимо соблюдать осторожность.
  3. Много численными исследованиями и экспертами ВОЗ асбест признан канцерогенным материалом, вызывающим рак легких [3].
  4. Аcбест является импортируемым сырьем, и расчеты производятся в иностранной валюте. Основными поставщиками асбеста являются горнодобывающие компании «Урал Азбест» (Российская Федерация), «Костанайские минералы» (Республика Казахстан). Текущая цена 1 тонны асбеста (без НДС) в пересчете на узбекский сумм, составляет 10,0 млн. сум, в то время, как на производство 1 листа шифера при средней розничной цене готового изделия более 20000 сум, расходуется 2,5-3,0 кг асбеста и 17,0 -17,5 кг цемента.

В то же время известны другие асбестсодержащие природные минералы, такие как хризотиловый асбест, который широко распространен во многих странах, включая Республику Узбекистан. Несмотря на то, что хризотиловый асбест также потенциально содержит канцерогенное вещество, Е.А. Гудковой [2] было показано, что его канцерогенность в асбестоцементе под воздействием воды, гидроксида кальция, гидроксида натрия несколько снижается.

При этом тонна хризотилового асбеста марки А-5-50 стоит около 700 долларов США, что на 30% ниже импортируемого асбеста, а если учесть, что месторождения хризотилового асбеста имеются и в Узбекистане, то становится актуальным разработка технологий получения кровельных материалов на основе местных сырьевых ресурсов.

К таковому местному сырью следует отнести еще и базальт, являющегося самой распространенной магматической породой на Земле. Только на территории СНГ найдено и эксплуатируется более 200 месторождений. Базальтовое волокно прочнее асбестового, что обеспечивает его превосходные эксплуатационные характеристики в качестве конструкционного материала. Базальтовое волокно используется в автомобиле- и судостроении. А учитывая нетоксичность базальта и изделий на его основе, его можно отнести к перспективным материалам.

Так, в Республике Узбекистан вместо токсичного асбеста интенсивно осваиваются технологии с использованием минеральных волокон на основе базальта, стекла, хризолитового асбеста для изготовления кровельных и других композитных изделий: арматуры, черепицы, газобетона, теплоизоляция, устройств электрозащиты и прочее.

В настоящем исследовании показаны химический состав местного минерального сырья, применяемого для изготовления кровельных материалов и других композитных изделий, а также проведены некоторые сравнительные исследования по оценке физико-механических характеристик таких изделий на основе асбестового и базальтового волокна

Материалы и методы

Химический состав средней пробы базальтовой породы был определен методом рентгенофлуоресцентного анализа. Рентгенофлуоресцентный анализ базальта проводился на приборе Axios Advanced фирмы PANanalytical. В качестве источника возбуждения характеристического излучения использовали рентгеновскую трубку с Rh-анодом мощностью до 4 кВт. Измерения проводили в вакууме около 3 Па. Для анализа перетертые образцы шихты прессовали в таблетки с полистиролом в соотношении 1:12. Общее количество железа представлено как Fe2O3. Погрешность определения химического состава ±0.1%.

Результаты и обсуждение

В таблице 1 приводятся результаты исследования химического состава местного минерального сырья, потенциального источника для промышленного производства кровельных материалов.

Таблица 1.

Химический состав местного минерального сырья, применяемого для производства кровельных материалов

    Химический состав хризотилового асбеста, %

SiO2

Al2O3

Cr2O3

Fe2O3

FeO

MgO

CaO

NiО

K2О

SO3

MnO и др.

46,7÷43,3

1,0÷0,1

0,1÷0.01

7,6÷3,1

43,3÷33,7

0,03÷1,7

0,1÷0,05

-

-

0,2÷2,0

Химический состав базальта ,%

SiO2

Al2O3

TiO2

Fe2O3

FeO

MgO

CaO

Na2О

K2 О

P2O5

MnO и др

53÷45

17,5÷13,9

1,8÷2,3

9,9÷15,4

7,1÷9,3

9,1÷10,1

0,1÷1,0

4÷1,0

0,2÷0,5

0,1÷1,0

Химический состав бентонита,%.

SiO2

Al2O3

TiO2

Fe2O3

FeO

MgO

CaO

Na2О

K2 О

P2O5

MnO и др.

50÷55

16÷18

0,5÷0,9

5,0÷6,5

2,0÷3,0

1,5÷2,0

0,2÷1,0

4,5÷5,0

0,1÷0,4

8,5÷10,0

     Химический состав минерального ватного волокна, %

SiO2

Al2O3

TiO2

Fe2O3

FeO

MgO

CaO

Na2О

K2 О

P2O5

MnO и др.

45÷55

14÷18

0,5÷1,5

5,0÷9,5

2,0÷5,0

6,5÷10,0

0,2÷1,0

1,5÷5,0

0,1÷ 0,8

5,5÷8,0

 

Комментируя таблицу 1, отмечаем следующее, содержание MgO-оксида магния в хризотиловом асбесте составляет 34 – 45%, содержание Al2O3 – оксида алюминия – 0,1 ÷ 1,0%, а содержание MgO в базальте, минеральной вате и бентоните – 2 не более 9%.

Содержание Al2O3 - оксида алюминия составляет 14 – 18%, что придает эластичность и легкость композициям на их основе, а содержание Fe2O3· FeO – оксидов железа в количестве 5 – 15,5% повышает прочность и термостойкость композиций.

При этом бентонит, базальтовые породы и другие волокнообразующие минералы относятся к числу экологически чистых продуктов.

 В таблице 2 приводятся сравнительные результаты физико-механических испытаний образцов изделий из асбеста и базальта

Таблица 2.

Результаты физико-механических испытаний изделий из асбеста и базальта

Показатели

Асбест

Базальт

1.

Прочность на изгиб, МПа

60,0

300,0

2.

Удлинение, МПа

14000

17500

3.

Ударная вязкость, кД / м2

18,0

80,0

4.

Термостойкость

-

-

5.

По шкале Мартенса 0S

250

320

 

Из проведенных исследований и данных таблицы 2, следует, что изделия, полученные на основе базальта превосходят по всем показателям асбестовые, а учитывая нетоксичность и широкую распространенность базальта, последний, можно отнести к перспективным материалам для создания производства кровельных материалов на основе местных сырьевых ресурсов.

Заключение

Решение проблемы импортозамещения, расширения производства кровельных материалов на основе местного сырья, получение продукции с высокой добавочной стоимостью, улучшения экологической обстановки требует разработки месторождений хризотилового асбеста, базальта, бентонита в геопровинциях Узбекистана, включая Джизакскую область, Шур–Сувский, Чимганский районы Ферганской области. Разработка этих месторождений, и последующая организация  производства и переработки минерального волокна для получения кровельных материалов и строительных изделий, актуализирует задачу перевооружения всей отрасли новыми инновационными технологиями и современным техническим оборудованием.

Все это должно способствовать улучшению экологической обстановки в Республике Узбекистан и получению качественной экспорт ориентированной продукции.

 

Список литературы:

  1. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: ВЫСШ. ШК. , 1988 г. - 527с.
  2. Гудкова Е.А.  Экологическая опасность  хризотил-асбеста как функция физико-химических  свойств поверхности его волокон // Автореф. … дис. канд.хим.наук -03.00.16.-Экология. - М:, 2008.
  3. Информация в Интернете © FindPatent.ru - патентный поиск,  2012-2016. http://www.findpatent.ru/patent/224/2243191.html
  4. Мирзаев Д. М., Турдибоев И. Х. Перспективы развития экологически чистых пестицидов //The Scientific Heritage. – 2021. – №. 64-2. – С. 20-22.
  5. Матякубов Р., Ахмаджонов Л. Х. У. Cинтез исследование свойств ацеталей и кеталей фуранового ряда //Universum: технические науки. – 2021. – №. 5-4 (86). – С. 54-57.
  6. Турдибоев И. Х. У. Использование фенолформальдегидно-фурановых связывающих в литейном производстве //Universum: технические науки. – 2020. – №. 7-3 (76).
Информация об авторах

ассистент, Ферганский политехнический институт, Узбекистан, г. Фергана

Assistant, Ferghana Polytechnic Institute, Uzbekistan, Ferghana

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top