Техногенные отходы в производстве строительных материалов

Условия существования и развития жизни на земле определяются экологическими факторами, то есть элементами среды, значительно влияющими на организмы. В настоящее время мировым сообществом в полной мере осознается масштаб угрозы экологического загрязнения земли и атмосферы техногенными отходами. Выход золошлаковых отходов и отходов угледобычи в год составляет примерно 1 млрд. т. Накапливаясь в районах функционирования предприятий, техногенные материалы существенно осложняют экологическую ситуацию в регионах. Создается опасность для здоровья населения, потерь вторичных ресурсов.

Использование техногенных продуктов в производстве строительных материалов способствует решению следующих основных задач:

    - экономии энергосырьевых ресурсов,
    - утилизации отходов,
    - улучшению экологической обстановки в регионах.

Промышленная переработка отходов должна производиться с предварительным обезвреживанием, утилизацией и ликвидацией неиспользованного остатка.

В Москве ежегодно образуется около 20 млн. т. отходов, из которых только 10 % подвергают либо сжиганию, что тоже не выход, либо перерабатывают в промышленности. Остальные 90 % направляют на захоронение.

В мире насчитывается более 1000 наименований техногенных продуктов, перспективных для применения в виде вторичного сырья. Из этого количества 700 наименований включены в банки данных как предмет использования, но лишь 60 из них утилизируются тем или иным способом. В то же время использованию техногенных материалов исследователи постоянно уделяют значительное внимание.

Основными видами техногенных продуктов России являются золы и шлаки ТЭС, отходы угледобычи горно-обогатительных комбинатов, переработки горючих сланцев, металлургические и бытовые отходы

Исследования, проведенные в России в конце ХХ в., показали возможность применения биотехнологии в производстве безобжигового вяжущего автоклавного твердения на основе железистых шлаков цветной металлургии На измельченных до определенной дисперсности шлаках, затворенных биогенной добавкой, были получены вяжущие и мелкозернистые бетоны прочностью на сжатие 20-80 МПа, морозостойкостью 100-500 циклов. Экономия энергозатрат при этом составляет 50-70 %, трудозатрат - 20-40 %, экономический эффект 70-80 % по сравнению с традиционной технологией.

На кафедре строительного материаловедения Московского института коммунального хозяйства и строительства (МИКХиС) разработан теплоизоляционный жаростойкий шлакосиликатный пеновермикулитобетон плотностью 250-400 кг /м3, прочностью 0,6- 2,0 МПа, теплопроводностью 0,065-0,1 Вт/моС. Он изготовлен с использованием отходов производства тонкодисперсных доменных гранулированных шлаков, зол и предназначен для огневой защиты и теплоизоляции строительных конструкций зданий и сооружений, а также тепловых агрегатов и трубопроводов.

Одной из отраслей промышленности строительных материалов, где техногенные продукты используются максимально, является цементная промышленность. Так, в качестве карбонатного сырья широко применяются отходы таких химических производств, как, например, алюмосиликатное (использованы золы ТЭС и углеотходы). Чаще всего для производства цемента применяют породы горно-обогатительных комбинатов (Старооскольский и Подольский цементные заводы, Магнитогорский цементно-горный комбинат). Известно использование для производства цемента в качестве сырьевого компонента хвостов обогащения железных руд, электротермофосфорных шлаков, но более всего доменных гранулированных шлаков - как активной минеральной добавки, При этом получается цемент типа Д5, Д20 и шлакопортландцемент.

В мировой практике накоплен богатый опыт получения пористых заполнителей путем переработки крупнотоннажных техногенных отходов, прежде всего металлургии и топливной энергетики, Так, в середине 1990-х годов на ТЭЦ в г. Тольятти была введена в действие установка, позволяющая получать из шлаков и золы пористый заполнитель, названный шлакозитом. Особенность технологии состоит в том, что производство шлакозита увязано с производством электрической и тепловой энергий. Отсюда - существенно сниженные энергозатраты на производство этого заполнителя (более чем на 40 % по сравнению с керамзитом).

Технология разработана специалистами фирмы «Стеклозит» (г. Самара) Она успешно использовалась при переработке зол и шлаков текущего выхода ТЭЦ г. Милуоки (штат Висконсин, США). Был получен высокопрочный шлакозитовый гравий прочностью при сдавливании в цилиндре 8 МПа и насыпной плотностью 800 кг/м3.

В 1999 г, на Новолипецком металлургическом комбинате была введена установка по производству остеклованного пористого шлакового гранулята и получены конструкционные бетоны на его основе, в том числе высокопрочные - до В80. Технология разработана учеными Уральского института черных металлов (г. Екатеринбург) и НИИЖБ. По основным техническим свойствам этот вид заполнителя, названный шлакостеклогранулятом, не уступает керамзиту. При этом энергозатраты на производство ниже более чем в 10 раз, себестоимость меньше в 3-5 раз. Технология производства шлакостеклогранулята получила мировое признание и включена в каталог ООН по экологически чистым технологиям утилизации техногенных отходов.

Востребованность в заполнителе в строительном комплексе России растет. Одним из первых отечественных предприятий, которое смогло эффективно решить проблему утилизации полимерных отходов путем их переработки и изготовления из них изделий, является ОАО «РЯЗАНЬПРОМСТРОЙИНВЕСТ». На предприятии внедрена усовершенствованная технология изготовления изделий из продуктов переработки полимерных отходов и песка - полимерпесчаной композиции. По этой технологии изготовляются высокоэффективные водоотводы и черепица, превосходящая по многим показателям черепицу из других материалов. Изготавливаемые на предприятии полуавтоматические технологические линии способны производить до 6000 п.м. водоотводов в месяц и перерабатывать 40 т полимерных отходов. Полимерный водоотвод имеет превосходное соотношение цены и качества. Решетка из прочной полимерпесчаной композиции выдерживает нагрузки до 300 кгс и соответствует классу С250 стандарта DIN 19580. Внедрение полимерпесчаных водоотводов в рамках национальных программ позволит решить проблемы утилизации полимерных отходов и улучшить экологическую обстановку.

Расчеты показывают, что комплексное использование сырья и техногенных продуктов дает возможность увеличить выпуск многих видов продукции на 25-30 %, снизить ее себестоимость в 2-4 раза.

Проблема утилизации крупнотоннажных отходов интернациональна. За рубежом ее решению придается очень большое значение, лишь в США объем утилизации техногенных продуктов превышает 20 %, а в развитых странах Европы он значительно больше и составляет во Франции 62 %, в Германии 76,5 % Аналогичная картина в Болгарии и Польше.

В России нео6ходимо вывести проблему утилизации отходов на государственный уровень и осваивать масштабную промышленную переработку рассортированных отходов.

Библиографический список
   1.
      Бремнер Т.У., Ярмаковский В.Н., Легкий бетон – состояние и перспективы//Бетон и железобетон – пути развития. Т.1. Материалы 2-й Всероссийской (Международной) конференции по проблемам бетона и железобетона. 5-9 сентября 2005, г. М.: Дипак 2005.
   2.
      Каушанский В.Е., Лемешев В.Г. Использование техногенных продуктов как путь создания энерго- и ресурсосберегающих технологий производства строительных материалов//Материалы юбилейной научно-технической и научно-методической конференции преподавателей и сотрудников института. Ч. 1., М.: МИКХИС. 2003.
   3.
      Матин А.А. Экологическая безопасность и современные изделия из полимерпесчаной смеси//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №1. 2007.
   4.
      Туркина И.А. Необходимость и опыт использования отходов производства//Сб. докладов V Международного конгресса по управлению отходами и природоохранным технологиям ВэйстТэк-2007. 29 мая – 1 июня 2007 г. М., 2007 г.

И.А. Туркина, к.т.н., доцент, старший научный сотрудник
Московского института коммунального хозяйства и строительства


Журнал "Технологии бетонов" №1, 2009   15.04.2009

Copyright 2006 ЗЖБИ-500     Карта сайта
Реклама на сайте
|