ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются некоторые аспекты утилизации техногенных отходов при производстве строительных материалов без ущерба экономическому положению производителей.

ABSTRACT

In this paper, some aspects of the utilization of man-made waste are considered without prejudice to the economic situation of enterprises producing construction materials. It is shown that the use of gypsum-containing sludge is probably the production of expansion additives to cements.

Ключевые слова. Утилизация, отходы, гипсосодержащие шламы, цемент, композиция, добавка,  ингредиенты.

Keywords. Disposal, waste, gypsum-containing sludge, cement, composition, additive, ingredients.

Развитие строительной отрасли привело к росту потребностей рынка во всех видах строительных материалов, в том числе и в цементе, который  является одним из дорогих ресурсов [1]. Снижение себестоимости   зданий и сооружений зависит также от снижения стоимости применяемых в строительстве современных качественных строительных материалов и    изделий с меньшей энергоёмкостью, и с улучшенными характеристиками. Особый интерес проявляется к производству эффективных цементов с использованием техногенных отходов.

Эффективная утилизация техногенных отходов позволит значительно   снизить нагрузку на экосистему, снизить потребление энергозатрат или   перевести на энергию альтернативных источников в частности на энергию    солнечных систем, что позволит снизить использование нефти, газа и угля, а   также существенно снизить выбросы углекислого газа в воздушный бассейн [2,3].

В таблице 1 показан химический состав отходов производств, применяемых для опытных партий цемента.

Таблица 1.

Химический состав отходов производств, применяемых для опытных партий цемента, %

В технологических процессах производства, особенно на предприятиях химической промышленности, связанных с использованием серной кислоты образуется значительное количество гипсосодержащих шламов различного состава (табл.2).

По оценкам экспертов, в мире ежегодно производится около 160 миллионов тонн синтетического гипса различного состава, который может быть использован в больших количествах для производства строительных материалов. Высокими связующими свойствами при смешивании с водой обладают смеси алюмокальцита и гипса, а изделия на их основе становятся водонепроницаемыми за счет повышенного расширения при наборе прочности:

3CaO • Аl₂O₃ •6H₂O + 3(CaSO₄ • 2H₂O) + 19H₂O = 3CaO • Al₂O₃ • 3СaSO₄ • 31H ₂O

В определенных условиях хлорид и сульфат магния также обладают связующими свойствами, которые при взаимодействии с оксидом магния в соотношении примерно 1: 3 образуют цементные камни различного состава и прочности.

Химический состав гипсового шлама, полученного при переработке серной кислоты, в том числе диоксида титана, приведен в таблице 2.

Таблица 2.

Зависимость состава гипсосодержащего шлама от качества перерабатываемого сырья

Гипсовые шламы без специальной обработки не подходят для производства строительных материалов. Их можно использовать только для улучшения мелиорации засоленных земель. Снижение содержания железа в гипсовом шламе, полученном при переработке титановой крошки при производстве диоксида титана, позволяет частично использовать его для производства гипсовых смесей с добавлением портландцемента.

Гипсовый шлам, полученный при переработке сернокислотного ОТР, также не пригоден для производства строительных материалов из-за высокого содержания в нем примесей.

Отделение сульфата железа от серной кислоты ОТР заметно снижает количество примесей в глине и это повышает качество гипса. Качество отработанной гипсосодержащей глины повышается после дополнительной обработки суспензий серной кислотой и нейтрализации их известковым молоком до pH 8,4...9,3, что позволяет использовать такую ​​глину для производства строительных материалов.

При переработке ильменитовых концентратов на Коркинском цементном заводе промышленные испытания ТОО «Челак» по исполь-зованию титанового гипса, полученного в результате нейтрализации кислых сточных вод, в качестве добавки перед обжигом в клинкерную массу дали положительные результаты.

Основная задача во время испытаний заключалась в том, чтобы заполнить утечки титаногипсом во время подачи и распределения. Чтобы внедрить титановый гипс в производство, его необходимо гранулировать.

Помимо производства вяжущих и изделий на их основе известны и другие способы утилизации гипсосодержащих отходов. Эксперименты показали, что добавление до 5% фосфогипса в шихту при производстве кирпича ускоряет процесс сушки и улучшает качество продукции. Это объясняется улучшением керамико-технологических свойств глинистого сырья за счет наличия в нем основного компонента фосфогипса - дигидрата сульфата кальция.

В технологических процессах производства строительных материалов можно использовать в качестве гипсового вяжущего гипсосодержащие шламы  гальванического производства. Их можно перерабатывать в качестве сырья для других отраслей. Например, для производства специального хромирования может быть рекомендовано получение компонентов абразивной пасты из обезвоженной и высушенной глины гидроксидов железа и хрома. После фильтрации, промывки, сушки, обжига при 600°C и измельчения до желаемого уровня дисперсии шлам оксида цинка может быть удален для получения технических резиновых изделий. Небольшие количества других тяжелых металлов не оказывают отрицательного влияния на качество конечных продуктов, полученных при разрушении гальвани-ческих шламов. Обработка хромовой глины фосфорной кислотой позволяет получить связующее для производства огнеупорных материалов и керамических изделий специального назначения.

Таким образом, зная сложный и постоянно меняющийся состав шлама, получаемого в гальваническом производстве, рекомендуется его исполь-зование в многотонной промышленности с минимальным перераспре-делением. В промышленности строительных материалов предлагается использование гипсовых шламов для производства кирпича и бетона, асфальтобетона, строительных керамических компонентах [4-6].      

Список литературы:

1. Раматов А.Ж. Вступительное слово //ХV Юбилейная Меж. Центрально-Азиатская Конф. и Выставка «Цементная промышленность и рынок» (BuzinessCem). - Ташкент, 20-23 ноября 2017 г. – С.2.
2. Пулатов З.П., Искандарова М.И., Атабаев Ф.Б. Энерго- и ресурсосберегающая рациональная технология производства цемента с композиционными добавками // Сб. научных статей «ИННОВАЦИЯ-2012». -- Ташкент. 2012. – С.133-134.
3. Morsy M.S., Alsayed S.H., Aqel M. Hybrid effect of carbon nanotube and nano-clay on physico-mechanical properties of cement mortar // Construction and Building Materials. Vol. 25. Issue 1. – 2011. -P.145-149.
4. Lothenbach B., Scrivener K., Hooton R.D. Supplementary cementitious materials //Cement and Concrete Research. – 41(12). – 2011. – P.1244–1256.
5. Шаповалов Н.А., Ломаченко Д.В. Получение композиционных цементов с использованием интенсифицирующей добавки // Фундамен-тальные исследования. – М. 2013. № 4-1. – С. 71-74. Источник: //http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31100.
6. Самусева М.Н., Шишелова Т.И., Кокряцкий С.Ю. и др. Использование техногенных отходов в качестве строительных материалов // Успехи современного естествознания. -2009. - № 8. – С. 8-9. URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/viewid=14042.