ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ В КЕРАМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

АННОТАЦИЯ

Побочные отходы производства появляются в результате технологических процессов. К ним относятся твердые абразивы, зола, огнеупорные вещества; жидкие смазки, масла, охлаждающие жидкости, гальваника и другие. Комплексное использование местных сырьевых материалов в композиции с техногенными материалами отходов производств являются весьма перспективным и экологически выгодным вариантом при разработке энерго- и ресурсосберегающей технологии получения и снижения себестоимости керамических облицовочных плиток и изделий с улучшенными физико-технологическими свойствами. В данной статье рассмотрено использование отходов медно-обоготительной фабрики, занимающих большое количество полезной земли. Это решение одновременно снижает расходы на сырьё и решает экологическую проблему.

ABSTRACT

By-production waste appears as a result of technological processes. These include solid abrasives, ash, refractory materials; liquid lubricants, oils, coolants, galvanics and others. The integrated use of local raw materials in combination with man-made materials and industrial waste is very promising and an environmentally friendly option in the development of energy- and resource-saving technology for the production and reduction of the cost of ceramic facing tiles and products with improved physical and technological properties. This article discusses the use of copper processing plant waste, which takes up a large amount of useful land. This solution simultaneously reduces raw material costs and solves an environmental problem.

Ключевые слова: микротвердость, вязкость, плотность, упругость, природные ресурсы, окружающая среда, отходы, керамическая плита.

Keywords: microhardness, viscosity, density, elasticity, natural resources, environment, waste, ceramic plate.

Сегодня чрезвычайно актуальным становится обеспечение максимально возможной защиты окружающей среды от промышленных объектов, которые, потребляя огромное количество природных ресурсов, являются мощными источниками загрязнения. Ни одна отдельная наука не способна решить все задачи, связанные с совершенствованием взаимодействия между обществом и природой, поскольку это взаимодействие имеет социальные, экономические, технологические, географические и другие значения [3]. 

На региональном уровне важнейшими составляющими звеньями системы управления экологической безопасностью являются: соответствие темпов экономического развития темпам восстановления качества окружающей среды, а также использование малоотходных, безотходных, экологически безопасных технологий. Побочные отходы производства появляются в результате технологических процессов. К ним относятся твёрдые – абразивы, зола, огнеупорные вещества; жидкие – смазки, масла, охлаждающие жидкости, гальваника и другие. В последние годы в промышленности строительных материалов широкое и эффективное применение находят промышленные отходы. Роль флотоотходов, как плавня в керамических массах, определяется наличием в них 10–15 масс % соединений железа (преимущественно в закисной форме), щелочных и щелочноземельных оксидов, которые в процессе обжига изделий способствуют образованию жидкой фазы при относительно низких температурах. Улучшение качества выпускаемых изделий во многом зависит от применяющихся интенсификаторов спекания [5].

Отходы флотации медных руд некоторых горно-обогатительных предприятий по своему химическому составу близки к глинистому сырью и являются одним из наиболее дешевых компонентов керамических масс. Авторами работы, получены керамические фасадные плитки с эстетически эффективным внешним видом коричневого цвета, позволяющим использовать их в неглазурованном виде, отвечающим требованиям ГОСТ.

Л.М. Салтевской исследован новый интенсификатор спекания, применяемый для изготовления плиток для полов, облицовочных и фасадных плиток. Применение отходов «белой сажи» – для изготовления керамических плиток (облицовочных, фасадных и для полов) позволили получить изделия высокого качества на поточно механизированных конвейерных линиях. Вместе с тем, выявлено, что металлургические флотоотходы и шлаки применяются в керамической промышленности в недостаточном объеме, из-за недостаточной их изученности и несовершенства технологических проработок [7].

Поэтому, проблема использования их в настоящее время ставит на повестку дня неотложную задачу, в плане разработки новых ресурсосберегающих технологий и способов производства керамических материалов с широким использованием металлургических отходов и вторичных сырьевых ресурсов. В связи с этим, весьма актуально изучение химического и фазового состава, а также технологических свойств отходов и физико-химических процессов, происходящих при обжиге керамических масс, содержащих металлургические отходы, установление взаимосвязи физико-технических свойств спеченных керамических образцов с химико-минералогической природой и содержанием используемых отходов [6].

 Комплексное использование местных сырьевых материалов в композиции с техногенными минеральными отходами производств является весьма перспективным и экономически выгодным вариантом при разработке энерго- и ресурсосберегающей технологии получения и снижения себестоимости керамических облицовочных плиток и изделий с улучшенными физико-техническими свойствами. При этом, важное теоретическое и практическое значение имеет установление закономерностей регулирования физико-химических и технических свойств керамических плит применением новых эффективных видов глушащих компонентов и оптимизацией режима их термической обработки [4].

Использование отходов черной металлургии, химических и машиностроительных производств, золошлаков ТЭЦ при изготовлении облицовочных плиток позволяет существенно улучшить их качественные показатели и снизить себестоимость продукции. Отходы флотации медных руд некоторых горно-обогатительных предприятий по своему химическому составу близки к глинистому сырью и являются одним из наиболее доступных компонентов глушенных глазурей. В связи с этим, с целью выяснения возможности получения керамических облицовочных плиток проведены исследования твердофазных превращений и свойств спеченных материалов в композициях, в ранее не изученных тройных «композициях каолин – глиеж – флотоотход». В качестве сырья для разработки состава керамических плит и глушенных глазурей были выбраны следующие материалы: каолин ангренский обогашенный, ангренский глиеж, тальк, мел, песок, доломит, полевой шпат, а также отходы флотации медных руд горно-обогатительного предприятия.  При выборе составов глазурей учитывали плавкость, вязкость, коэффициент линейного термического расширения, количество и природу компонентов, их кристаллизационную способность [2].

При варке фритт установлено, что при содержании 20–40 мас. % КВМР ликвационное явление в расплавах не наблюдается. Резко охлажденный (слитый на металлическую поверхность) и гранулированный в воде переохлажденный расплав представляет собой прозрачное однородное стекло от коричневого до темно-коричневого цвета. Вязкость синтезированных составов, измеренная методом растягивания нити при постоянной температуре (650^оС), с повышением содержания флотоотхода плавно снижается. Модуль упругости закристаллизованных образцов в виде круглой пластинки с понижением содержания флотоотхода (SiO₂ от 47,23 до 47,49%) понижается, что согласуется с литературными данными. Определение плотности фритт, закристаллизованных при температуре 850⁰С показало, что при повышении содержания КВМР для всех составов уменьшается плавно (рис.2).

Многие дефекты плиток образуются во время глазурования. Глазурь может отслоиться, на ней могут быть наколы (точечные впадины), цек (очень тонкие трещинки на глазури), сборка. Использование 30 % флотоотхода помогает избежать образования дефектов во время глазурования, которое утверждается значениями микротвердости, вязкости, плотности, упругости и др. Таким образом, одновременно решается две проблемы: выявление нового сырьевого материала и решение проблемы загрязнения природы [2]. Накопленный опыт по созданию новых составов керамических плит и разработке технологии получения керамических глазурей с высокой степенью устойчивости свидетельствует об экономической, технологической и экологической целесообразности использования отходов производств, содержащих в своем составе соединений, способствующих глушению глазурей.

Список литературы:

1. Битель И.С., Левицкий И.А. Миграция вредных вешеств из цветных глазурных покрытий в модельную среду // Стекло и керамика. – 2007. – № 3. – С. 12–14.
2. Икрамова З.О., Мухамеджанова М.Т. Разработка оптимальных составов керамических масс и их физико-химические свойства // Узб. Хим. Ж.  2010. – № 5. – С.25–29.
3. Икрамова З.О., Раджабова А.А. Методы управления качеством окружающей среды и пути решения проблем биосферы // Молодой учёный. – № 44 (230). – 2018. – С.232–235.
4. Манзура Н.В., Левицкий И.А. Применение колеманита для улучшения качественных характеристик нефриттованной глазури // Стекло и керамика. – 2007. – № 3. – С. 20–21.
5. Салахов А.М., Спирина О.В., Ремизникова В.И. Легкоплавкая глазурь для строительной керамики // Стекло и керамика. – 2001. – № 5 – С. 19–20.
6. Сунь Дахай., Орлова л.А., Михайленко Н.Ю. Виды и составы кристаллических глазурей // Стекло и керамика. – 1999. – № 6. – С. 16–19.
7. Яценко Н.Д., Зубехин А.П. Эффективная технология фаянсовых изделий при использовании кальцийсодержащих отходов // Стекло и керамика. – 1999. – № 9. – С. 6–8.