Садыков Ж.А., Досалиев К.С., Жакипбаев Б.Е., Туленов Н.Н.,

Торгаутов Б.М.

РГП «Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова», Казахстан, г. Шымкент

Использование отходов фосфорной промышленности в дорожном строительстве

С проблемой экологической безопасности РК тесно увязан и вопрос ресурсосбережения. Поэтому, для проведения природоохранных мероприятий и расширения сети автомобильных дорог требуется большое количество строительных материалов, сырьевая база которых может быть существенно расширена за счет отходов промышленности нашего региона. Наиболее актуальными экологическими проблемами нашего региона является отходы фосфорного производства бывшего Шымкентского фосфорного завода, которое в них накоплены свыше 15 млн. тонн. Эти отходы обладают огромным экономическим потенциалом, который реализуется незначительно из-за отсутствия заинтересованности предприятий, низкого уровня применяемых технологий и оборудования для их переработки. В дорожном строительстве можно предусматривать земляное полотно и дорожной одежды из тощего бетона. Под «тощим» бетоном понимается тяжелый бетон классов В5; В7,5; В10; В12,5; В15, получаемый из жестких смесей, уплотняемых укаткой трамбующми машинами и механизмами. Такие конструкции дорожных одежд по сравнению с основаниями из несвязанных материалов обладают повышенной долговечностью и обеспечены защитой от образования сетки трещин, просадок и колейности. Экономичность таких дорожных одежд с покрытиями и основаниями из жестких укатываемых смесей обеспечивается за счет простоты технологии производства работ, применения местных каменных материалов и вторичных промышленных ресурсов, экономии цемента, а также за счет возможности устройства вышележащих конструктивных слоев дорожной одежды без технологического перерыва, обязательного при строительстве автомобильных дорог оснований из пластичного бетона. Преимуществом таких тощих бетонов по сравнению с грунтами и каменными материалами из местных материалов, укрепленными цементом, являются более высокая однородность и прочность таких бетонов при более низком или одинаковом расходе цемента. Для решения поставленной задачи, предлагается применение отходов фосфорного производства. Подстилающий слой данного дорожного полотна автомобильной дороги решается введением в состав грунта отходы фосфорного производства фосфогипса завода минеральных удобрений ТОО «Казфосфат». Фосфогипс – многотоннажный отход производства ортофосфорной кислоты, в настоящее время в РК используется для производства концентрированных простых и сложных удобрений, таких как двойной суперфосфат, нитрофос, нитрофоска и др. Основным способом удаления фосфогипса в Республике Казахстан на сегодняшний день является складирование в отвалах, что оказывает негативное влияние на окружающую среду. Вредными веществами, в результате их вымывания атмосферными осадками и пыления, загрязняется атмосферный воздух, подземные и поверхностные воды, почвенно растительный слой, земли и др. [1-4].

При производстве экстракционной фосфорной кислоты на 1 т готовой продукции образуется около 6 т промытого фосфогипса, с удельной поверхностью от 0,18 до 0,25 м²/т, влажность которого составляет около 40 %. В пересчете на сухое вещество фосфогипс содержит в среднем (в %):SO₃-36,2; CaO-39,8; серасодержащего остатка около 7; P₂O₅-около 1; Fe₂O₃-0,1; MgO₃-0,03; К-0,03 и Na-0,1. Усредненный химический состав фосфогипса, получаемого наТОО «Каз фосфат»в Таразском филиале завод минеральных удобрений приведен ниже и содержат (%%): Р₂О_5общ-0,74; Р₂О_{5 вод} =0,21; MgO – следы; N₂O - 0,3789; Al₂O₃ - 0,087; F - 0,081; нерастворимый остаток (НО) -19,67; Fe₂O₃- 0,093; CaO - 31,80; SO₄^2- - 54,5. Укрупненный вид фосфогипса и его химический состав устанавливают с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-5610 LVc системой химического анализа EDXJED-2201 (JEOL, Япония) показан на рисунке 1.

Рисунок 1 - Укрупненный вид фосфогипса и его химический состав

РФА поликомпонентов фосфогипса: основная кристаллическая фаза представлена гипсом (двуводный гипс) CaSO₄·2H₂O c следующими значениями По технологии укладки земляного полотна автомобильной дороги готовится смесь из гравия и фосфогипса. Тщательно перемешанную смесь укладывается в профиль автомобильной дороги с последующим его увлажнением специальным автотранспортом и катками для уплотнения. Содержания фосфогипса в подстилающем слое автомобильной дороги, обусловлены тем, что содержания в фосфогипсе гипсовых материалов цементируют смесь и значительно повышая ее надежность. Перемешанная и плотно уплотненная смесь предотвращает дорожное полотно к сдвигу подстилающего слоя в продольном и поперечном направлениях и привести к образованию мешков. Предлагаемая конструкция дорожной одежды препятствует возникновению местных деформаций дорожной одежды в вертикальном и горизонтальном направлениях от действия нагрузок, вместе с верхним амортизирующим асфальтобетонным слоем превращается в единую жесткую массивную конструкцию.

Применение такой конструкции дорожной одежды уменьшает затраты на текущие, средние и капитальные ремонты дорог, повышается ее надежность и долговечность, утилизация отходов фосфорной промышленности приводит к улучшению экологической обстановки региона.

Литература:

1. Врублевский, Комар Ю.А., «Водостойкий фосфогипсовый материал» Ж. Известие вузов. Строительство и архитектура, 1975, №8.

2. Левчановский Г.Н. Укрепление грунтов известью в дорожном и аэродромном строительстве./Г.Н. Левчяановский, Л.А. Марков, Г.А. Попандопуло.-М.: Транспорт, 1977.-149 с.

3. Филатов М.М. Стабилизация дорожных грунтов и ее теоретическое обоснование: «Дорога и автомобиль», №3/М.М. Филатов.-М.:, 1937, с.7-11

4. Филатов М.М. Стабилизация дорожных грунтов прогревом, солями, битуминозными, дегтевыми и другими материалами. В кн.: Стабилизация грунтов/М.М. Филатов.-М.: ГУшосдор, 1938, с.5.-33.