Использование карбонатных отходов содового производства в качестве сырья при производстве силикатного кирпича

Использование техногенного сырья - мощный экологический ресурс. Наиболее массовым потребителем различных минеральных отходов промышленности могут быть заводы силикатного кирпича.

Сложной для разрешения является проблема применения в строительной отрасли отходов химической отрасли ввиду их широкого спектра и разнообразных физико-химических и физико-механических свойств. Одними из крупнотоннажных и неутилизуруемых видов отходов являются отходы предприятия по производству кальцинированной соды. Отходы предприятия в виде шламов карбоната кальция образуются в результате отстаивания дистиллерной жидкости в шламонакопителях, или так называемых «белых морях» [1].

Твердая фаза дистиллерной жидкости представляет собой шлам влажностью от 25 до 60%, содержащий тонкодисперсные частицы, состоящие в основном из карбонатов кальция. Также в ней содержится карбонат магния, гидроксид кальция и гидроксид магния, примеси гипса и хлорида кальция, натрия, аммония и глинистых соединений [2].

Целю исследований являлось, определение влияния карбонатных твердых отходов содового производства на известково-кремнеземистые смеси различной активности при ведении его в состав силикатного кирпича.

Для исследования использовались крупнотоннажные твердые отходы Кунградского содового завода (ТОСП) - шламы дистиллерной суспензии, отсевы карбонатного сырья, отходы гашения извести, содержащих (масс, %): SiO₂ – 1,45, CaO – 45,56, MgO – 3,83; Na₂O – 1,68; SO₃ – 0,6.

Приготавливали образцы из соответствующего известково-кремнеземистого вяжущего с добавкой различного количество тонкодисперсного ТОСП и заполнителя из барханного песка. Заполнителем служил барханный песок Ургенчского месторождения. Составы силикатной массы менялись в широких пределах: от 6 до 20 % СаО акт.

Из силикатных смесей формовали образцы размером 50х50х50 мм при удельном давлении прессования – 20 МПа. Контрольные образцы изготавливались из молотой извести и кварцевого песка по той же методике.

Запаривание этих образцов осуществляли в лабораторном автоклаве. Режим запаривания: 2+8+2 часа при 0,8 МПа. Часть образцов испытывали через сутки после автоклавной обработки, а другую часть - после хранения в различных условиях при нормальной температуре в течение трех месяцев.

Физико-механические характеристики силикатных материалов определяли по ГОСТ 379-95, 7025-91, 8462-85.

В табл.1. приводятся данные исследования, характеризующие формовочную влажность силикатной массы, прочность при сжатии, среднюю плотность и водопоглощение автоклавированых силикатных образцов.

Таблица 1.

Зависимость свойств силикатных образцов от активности силикатных смесей (СаО _акт)
и содержания ТОСП

Как видно из результатов исследований с увеличением активности силикатной смеси прочность образцов возрастает, причем введение ТОСП повышает среднюю плотность в меньшей степени, чем увеличивается прочность автоклавированных образцов. Средняя плотность и прочность силикатных материалов на основе композиционных известково-кремнеземистых вяжущих не находятся в прямой зависимости от количества вводимого тонкомолотого ТОСП. Одновременно наблюдается уменьшение водопоглощения. Чрезмерное увеличение содержания вяжущего любого состава приводит к снижению средней плотности и росту водопоглощения, а интенсивность роста прочности заметно убывает.

Формовочная влажность всех образцов с увеличением содержания ТОСП и активности силикатной смеси повышается прямо пропорционально.

Изменение прочностных показателей автоклавированных образцов, испытанных на следующие сутки после запаривания и при хранении в различных условиях в течение трех месяцев, показано в табл. 2.

Таблица 2.

Зависимость предела прочности при сжатии от активности силикатной смеси при хранении в различных условиях

Как видно из представленных данных, прочность силикатных образцов, приготовленных на основе композиционного ТОСП содержащего известково-кремнеземистого вяжущего при хранении в различных условиях, значительно повышается. Характерно, что для низко активных смесей наибольшее повышение прочности получено на вяжущем содержащем 40% добавки ТОСП. В целом наилучшие результаты были получены при использовании вяжущих с добавкой ТОСП в количестве 20 - 30%.

Введение в состав силикатной смеси тонкодисперсных карбонатных пород ранее рассматривалось, как инертная добавка и повышение прочности силикатных материалов при её введении связывалось лишь с увеличением его среднее плотности в результате уплотняющего действия микронаполнителя на структуру материала [3,4].

Сравнивая полученные результаты, сделан вывод, что увеличение прочности автоклавирванных образцов с добавкой ТОСП не находится в прямой зависимости от средней плотности и в значительной мере определяется составом вяжущего. При правильном применении их они выполняют роль активных добавок, модифицирующих структуру силикатного кирпича и благоприятно влияющих на его строительно-технические свойства.

Таким образом, исследованиями физико-механических свойств образцов на основе композиционного ТОСП содержащего известково-кремнеземистого вяжущего, установлена зависимость прочности от активности силикатных масс. Наибольшее увеличение прочности наблюдалось при применении вяжущего с добавкой 20 и 30% ТОСП.