СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА/ 4. Современные строительные материалы

 

К.т.н. Лемешев М.С., к.т.н. Христич О.В, к.т.н. Березюк О. В.

 

Вінницький національний технічний університет, Україна

Комплексна переробка техногенних відходів хімічної промисловості та металообробних виробництв 

 

Одним із перспективних напрямків розв’язання стратегічних задач будівельного комплексу є використання багатотоннажних відходів - фосфогіпсів, золи-виносу, дисперсних металевих шламів та місцевих природних сировинних ресурсів в технології виробництва ефективних будівельних матеріалів.  Переробка і застосування таких відходів вигідна як з економічної, так і екологічної точки зору, адже одночасно відбувається звільнення значних земельних угідь від накопичених відвалів шкідливих хімічних відходів і зниження витрат на їх формування та утримання.

В "Лабораторії ресурсозберігаючих технологій та спеціальних бетонів" Вінницького національного технічного університету проводяться дослідження по комплексній переробці техногенних відходів (золи-виносу, фосфогіпси, металеві шлами) для отримання комплексного металозолофосфатного в’яжучого.

Вивчення та дослідження технологій переробки фосфогіпсових,  залізовміщуючих дисперсних відходів та золи винесення відноситься до вирішення важливих народногосподарських завдань. Для України проблема переробки таких шкідливих відходів є актуальною у зв'язку із загостренням екологічної ситуації для окремих її регіонів. У Вінницькій області на території колишнього ВО "Хімпром"  накопичено близько  800 тис. тон шкідливих хімічних відходів - фосфогіпсів. Другим шкідливим продуктом виробничої діяльності регіону є накопичення золо-шлакових відходів на Ладижинській ТЕС і теперішня їх кількість дорівнює біля 20661 тис. тон. На підприємствах металообробних виробництв регіону накопичено близько 300 тис тон дисперсних металевих відходів –шлами [1].

Аналізи хімічного складу золи-виносу показали, що в ній містяться оксиди SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, SO3. Однією з негативних характеристик зольних відходів з різних регіонів країни є широкий спектр коливання кількості її хімічних складових. На сьогодні це є також однією із практичних перешкод, які ускладнюють широке використання золи-виносу у виробництві будівельних матеріалів. Хоча варто відмітити, що інтервалам зміни складу більшості зол (як України, так і світу) характерна якісна схожість (див. табл. 1). Цей висновок дозволяє синтезувати і використовувати наукові здобутки інших вчених для розв’язання важливих наукових завдань.

Таблиця 1 - Хімічний склад золошлаків і золи-виносу

Вміст оксидів

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

SO3

П.П.
Золошлаки

Ладижинської ТЕС

49,26

23,00

19,35

3,53

1,79

2,11

0,40

0,10

1,40

Золи-виносу Ладижинської ТЕС

52,1

23,1

15,6

3,16

1,08

0,4

1,2

0,57

0,7

Золи-виносу

США [3]

34-48

17-31

6-26

1-10

0,5-2

(Na2O+K2O) в пе-рерахунку на Na2O не має перевищу-вати 1,5 %

0,2-4

1,5-2

 

Встановлено, що основні складові золи - SiO2, Al2O3 перебувають переважно у вигляді скловидних фаз. Їхня кількість суттєво впливає на властивість золи. В результаті досліджень було виявлено, що активність золи зростає із збільшенням вмісту скла [2]. Руйнування скловидної оболонки хімічною активацією відкриває доступ до складових компонентів золи-виносу. В результаті проявляється найважливіша її властивість  –  здатність реагувати з гідроксидом кальцію безпосередньо або з  Cа(OH)2, який виділяється при гідратації цементу.

Серед залізовміщуючих дисперсних відходів металообровної промисловості, варто відмітити шлами шарикопідшипникового виробництва. Даний шлам практично не переробляється через високу дисперсність і вміст мастильно-охолоджувальних речовин. Він утворюється при виготовленні підшипників із сталі ШХ–15. Процентний вміст заліза складає 86,3 ¸87,96%. Середній розмір частинок шламу складає 2×10-5м. Питома поверхня даного порошку досягає 0,5 ¸ 2´103 м2/кг. При зберіганні шламу у відкритих відвалах відбувається глибоке окислення заліза і висихання водних складових мастильно-охолоджувальних речовин. Оксидний шар складають гематит (Fе2О3), магнетит (Fе3О4), юстит (розчин Fе2О3 у FеО), лапідокрит (FеО(ОН)).

Проведені нами наукові дослідження спрямовані на комплексну переробку фосфогіпсових відходів, золи-виносу і металевих шламів. Метою даних досліджень є розробка нової безвідходної технології переробки фосфогіпсу шляхом його відмивання з використанням дефлокулюючих добавок і отримання гіпсового в’яжучого b - модифікації та послідуюче використання кислих стоків для отримання нового різновиду комлексного металозолофосфатного в’яжучого.

 Попередньо отримані позитивні результати досліджень фізико-механічних властивостей зразків металозолофосфатного в’яжучого,  підтверджують доцільність  продовження подальших наукових досліджень. Зокрема, для підвищення міцності та інтесифікації твердіння передбачається в склад сумішей  ввести природні мінеральні добавки Вінницького регіону.

Література:

1.     Сердюк В.Р. Пути использования дисперсных металлических шламов / Сердюк В.Р., Лемешев М.С., Христич О.В. // Зб. наук. Праць міжнародної науково-практичної конференції "Енергозберігаючі технології. Застосування відходів промисловості в будівельних матеріалах та будівництві"  – Київ. – 2004. – С. 119–126.

2.     Сердюк В.Р.  Комплексне в’яжуче з використанням мінеральних добавок та відходів виробництва / Сердюк В.Р., Лемешев М.С., Христич О.В. // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка. Науково-технічний збірник. – 2009. – Вип. 33. – С. 57– 62.