Статья: Использование промышленных отходов в производстве строительных материалов
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Коммуникативный педагогический тренинг: способы взаимодействия с разными категориями учащихся
Сертификат и скидка на обучение каждому участнику
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Наша эпоха не только славится развитием высокотехнологичных производств, но и большим выбросом различных видов отходов. Проблема утилизации отходов одна из насущных проблем любого технологического процесса промышленных производств.
Накопление запасов техногенных продуктов производства при уменьшении качественного природного сырья делает актуальной проблему утилизации отходов.
Под отходами обычно подразумевают продукты, образующиеся при добыче и переработке сырья, но не являющиеся непосредственно целью данных процессов, которые могут либо найти полезное применение, либо просто сбрасываться, что сопровождается заметным загрязнением окружающей среды. Вcе oтхoды пoдpазделяютcя на пять клаccoв oпаcнocти [1] пo вoздейcтвию на окpужающую cpеду (рис. 1.).
Рис. 1. – Классы опасности отходов
Помимо классов опасности отходы, интересующие нас, разделяются на пpoмышленные и строительные (рис. 2.).
К п po мышленным o тх o дам o тнocят c я п po дукты, мате p иалы, изделия и веще c тва, o б p азующие c я в результате п po изв o д c твенн o й деятельн oc ти чел o века, o казывающие негативн o е влияние на o к p ужающую cp еду, вт op ичн o е и c п o льз o вание к o т op ых на данн o м п p едп p иятии не p ентабельн o . Чаcтo бoльшoе кoличеcтвo oтхoдoв являетcя пoказателем неcoвеpшенcтва кoнкpетнoй технoлoгии пpoизвoдcтва.
Уcлoвнo пpoмышленные oтхoды пoдpазделяют на инеpтные и тoкcичные.
Инеpтные пpoмышленные oтхoды в ocнoвнoм утилизиpуютcя на пoлигoнах ТБО (твердо–бытовые отходы). К ним oтнocятcя: oтхoды дpевеcины, oтхoды зoлы и шлака, абpазивные материалы, oтхoды плаcтмаcc, текcтильные oтхoды и пpoчее.
К тoкcичным пpoмышленным oтхoдам oтнocятcя физиoлoгичеcки активные вещества, oбpазующиеcя в пpoцеccе технoлoгичеcкoгo пpoизвoдcтвеннoгo цикла и oбладающие выpаженным тoкcичеcким дейcтвием.
К строительным отходам oтнocятcя твеpдые минеpальные oтхoды (керамзит, кеpамика, аcбoцемент, гипc, oтхoды бетона), дpевеcина и дpугие материалы, пpименяющиеcя в cтpoительcтве.
Но на сегодняшний день наиболее распространенным способом обезвреживания техногенных отходов в нашей стране остается их захоронение на полигонах или не обустроенных свалках. Эксплуатация свалок, не имеющих элементарных природоохранных сооружений, (гидрозащитных экранов, систем сбора и контроля фильтрата и т. д.) с социальной точки зрения противопоказана, с природоохранной – опасна. Полигонный метод обезвреживания ТБО технологически несложен, однако требует больших земельных площадей, значительных капиталовложений, эксплуатационных и транспортных затрат.
Особого внимания заслуживает проблема утилизации полимерных бытовых отходов, так как этот материал в большинстве своем не подвержен саморазложению, а при сжигании выделяет крайне ядовитые вещества. Полимеры составляют порядка 10% с прогрессирующим ростом до 20% от общей массы коммунальных отходов страны.
Большим резервом производства строительных материалов является вторичное сырье цветной металлургии. В алюминиевой промышленности основной техногенный продукт − шламовые отходы, количество которых в отвалах исчисляется десятками миллионов тонн [2].
Зола от сжигания угля, белая сажа, получаемая в результате ряда металлургических процессов, гранулированный шлак металлургической промышленности, в том числе цветной металлургии, являются основными промышленными отходами, пригодными для использования в качестве активных минеральных добавок в портландцементный бетон. Данный вид бетона позволяет длительно предохранять стальную арматуру от коррозии.
Эффективным сырьем для производства активных минеральных тонкодисперсных добавок в бетоны и растворы являются такой отход как − зола-уноса ТЭС (Зола образуются в результате сжигания твердого топлива на ТЭС, и улавливается электрофильтрами, после чего в сухом состоянии отбирается с помощью золоотборника на производственные нужды, либо вместе с водой и шлаком отправляется на золоотвал и микрокремнезем (представляет собой ультрадисперсный материал, состоящий из частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки технологических печей при производстве кремнийсодержащих сплавов. Основным компонентом материала является диоксид кремния SiO 2 ) аморфной модификации.
При этом, однако, следует учитывать, что при использовании зол и шлаков их свойства в значительной степени зависят от химического состава и свойств исходного сырья и могут колебаться в широких пределах.
Использование в бетонах и растворах отходов ферросплавного производства и других подобных минеральных веществ является перспективным направлением в технологии бетона, так как, являясь вторичным цементирующим материалом, они в значительной мере способствуют повышению технической и экономической эффективности бетона.
Некоторые шлаковые расплавы в результате силикатного распада превращаются в тонкодисперсный порошок «доменную муку», которая почти полностью состоит из гидравлически активного белита (фаза двухкальциевого силиката (C 2 S) и может применяться как активная минеральная добавка без дополнительного помола, что экономически весьма целесообразно [3].
Кроме того, в последнее время уделяется большое внимание совершенствованию технологии производства керамических стеновых изделий, внедрению в технологический процесс нетрадиционного и техногенного сырья.
Использование углеродсодержащих отходов при обжиге строительных керамических изделий создает восстановительную среду, которая снижает коррозию футеровок печей и тем самым увеличивает срок их службы.
Таким образом, область применения техногенных отходов в производстве строительных материалов обширна. Учитывая уменьшения объемов качественного природного сырья и ростом запасов техногенных отходов, использование их в качестве добавок или же с полной заменой сырья в строительных материалах − является актуальным.
Определение качественного и количественного анализа состава отходов и расчет класса опасности отходов [Электронный ресурс] – Условия доступа: http://www.ecobez.ru/klass-opasnosti-othodov.html
Комплексное использование сырья и отходов / Б.М. Равич, В.П. Окладников, В.Н. Лыгач [и др.]. – М. : Химия, 1988. – 288 с.
Использование отходов предприятий черной и цветной металлургии в строительной индустрии
Статья просмотрена: 7679 раз
Библиографическое описание:
Аксенова, Л. Л. Использование отходов предприятий черной и цветной металлургии в строительной индустрии / Л. Л. Аксенова, Л. В. Хлебенских. — Текст : непосредственный // Технические науки в России и за рубежом : материалы III Междунар. науч. конф. (г. Москва, июль 2014 г.). — Т. 0. — Москва : Буки-Веди, 2014. — С. 106-108. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/90/5669/ (дата обращения: 31.01.2022).
Высокие темпы развития материального производства, ускорение научно-технического прогресса обуславливают все более интенсивное использование природных ресурсов, особенно полезных ископаемых. Важность проблемы обеспечения минеральным сырьем народного хозяйства определяется, с одной стороны, тем, что последние являются основой развития промышленности, ее эффективность в первую очередь зависит от степени обеспеченности ресурсами, а с другой стороны, тем, что экономика страны функционирует при ограниченных запасах полезных ископаемых.
Вследствие постоянного роста взаимодействия между обществом и природой окружающая нас среда становится все более синтетической, и ее естественная структура вступает в конфликт с производительными силами и общественным потреблением. Назревает необходимость контроля над качеством окружающей среды. Проблему эффективного использования минерального сырья и, в частности, переход на безотходную технологию следует рассматривать с точки зрения устранения противоречий между экономическим ростом (необходимостью все большего вовлечения ресурсов в производство) и «производительной возможностью» окружающей среды (истощение запасов, снижение качества минеральных ресурсов, нарушение экологического баланса). Решение этих противоречий вероятно при рациональном и комплексном использовании добываемых ресурсов, а также отходов производства.
Главное направление снижения объема отходов производства — их утилизация в различных отраслях народного хозяйства и, особенно, в строительной индустрии.
Актуальность и необходимость расширения утилизации отходов производства с каждым годом возрастают вследствие истощения запасов богатых руд, сложившейся структуры их добычи, увеличения потребности в строительных материалах и обострения проблемы хранения отходов.
Развитие и совершенствование производства строительных материалов имеют решающее значение для выполнения программы строительных работ. Основные строительные материалы (цемент и другие вяжущие, стеновые материалы, хризотилцементные изделия, строительная керамика, тепло-, гидро- и звукоизоляционные материалы, строительное и техническое стекло и др.) производятся в основном на предприятиях Агропромышленного комплекса России.
Минерально-сырьевые отходы находят широкое применение в производстве строительных материалов.
Так, например, широко применимы отходы предприятий черной металлургии. Наиболее широкое применение при производстве строительных материалов находят доменные шлаки, выход которых на отечественных металлургических заводах составляет примерно 0,5–0,6 т на 1 т чугуна. При переработке доменных шлаков получают гранулированный шлак для производства цемента, закладки выработанного пространства, производства местных и шлакощелочных вяжущих заполнителей бетонов, шлакощелочной пемзы, используемой в качестве заполнителей бетона, минеральной шлаковой ваты, шлакоситаллов, щебня и песка.
Применение этих материалов в строительстве позволяет экономить первичные минеральные ресурсы (песок, известь, глину, щебень), клинкерный цемент и топливо. Так, например, использование гранулированных шлаков в качестве заполнителей бетона дает значительную экономию. Применение шлакового щебня и песка для строительных целей позволяет получить не только экономию средств, но и также исключить использование при производстве естественных заполнителей.
Одним из наиболее рентабельных видов употребления доменных шлаков является шлаковое литье. Разработана технология производства двухслойных металлошлаковых труб и отводов шлаковых плит и других изделий. Трубы предназначаются для пневмо-гидротранспортирования абразивных материалов — щебня, песка, руд, бетона и др. Замена ими стальных трубопроводов позволила на каждом километре трубопровода экономить 150 т металла.
Ферросплавные шлаки используются для производства местных и шлакощелочных вяжущих в качестве заполнителей бетонов. При этом наблюдается снижение расхода естественных заполнителей. Большую ценность для производства автоклавных материалов представляют шлаки, получаемые при выплавке коуглеродистого феррохрома. При охлаждении шлак феррохрома в результате силикатного распада превращается в дисперсный порошок. Добавка шлака (3–4 %) к силикатной массе позволяет улучшить ее формовочные свойства, повысить прочность сырца, снизить расход извести.
Шлаки ферросплавного производства могут стать эффективным заполнителем огнеупорных бетонов. Огнеупорные бетонные композиции на основе заполнителей из ферросплавных шлаков могут применяться в различных тепловых агрегатах. Бетона на заполнителе из шлаков ферросплавного производства характеризуется высокой термостойкостью и может применяться в качестве высокотемпературной футеровки с циклическим режимом нагрева и охлаждения.
Основной потребитель шлаков — цементная промышленность, использующая до 75 % их объема для производства гидравлических добавок производства портландцементов, шлакопортландцементов, шлакощелочных цементов высоких классов. Немало цементных заводов расположены непосредственно около металлургических заводов. Это позволяет эффективно использовать шлаки для производства высококачественных цементов.
Также широкое применение получили и отходы предприятий цветной металлургии. Из минерально-сырьевых отходов цветной металлургии некоторое применение получили шлаки и шламы. Исследования физико-химических, физико-механических и технологических свойств шлаков, образующихся на горно-металлургических комбинатах вследствие переработки руд цветных металлов, показали, что для производства строительных материалов пригодны шлаки, полученные при переработке медных никелевых руд, которые по прочностным характеристикам, теплофизическим свойствам, износостойкости, кислотостойкости, как правило, значительно превосходят аналогичные показатели доменных шлаков.
Гранулированные шлаки этих производств являются хорошим сырьем для приготовления вяжущих веществ автоклавного твердения. На таком вяжущем получают бетоны следующих видов: тяжелый на крупном заполнителе, плотный мелкозернистый, легкий на пористом заполнителе, ячеистый. Такие материалы не нуждаются в дополнительной переработке, они лучше пиритных огарков.
Переработка шлаков руд цветных металлов на песок и щебень после извлечения ценных металлов — наиболее перспективный и экономически выверенный путь решения проблемы их утилизации.
Однако в настоящее время доля переработки шлаков на предприятиях цветной металлургии остается на низком уровне. Большую их часть сливают или вывозят в отвалы. В натуральном виде эти гранулированные шлаки могут быть использованы в качестве мелкого заполнителя в бетонах. В то же время проблема использования шлаков предприятий цветной металлургии, которых накопились сотни миллионов тонн в народном хозяйстве, остается актуальной как с позиции комплексного использования минерального сырья, снижения себестоимости конечного продукта, так и с позиции охраны окружающей среды.
Перспективны для утилизации шлаки, получаемые при выплавке никеля. Они пригодны для переработки в строительный песок, дефицит которого непрерывно возрастает.
К настоящему времени разработана технология переработки гранулированных шлаков в качественный мелкий заполнитель. Тяжелые бетоны с заполнителем на шлаковом песке по расходу цемента, прочностным и деформативным характеристикам, морозостойкости соответствуют нормативным требованиям и не уступают бетонам, произведенным на основе природного стандартного песка.
Могут применяться гранулированные шлаки никелевого производства и в качестве кремнеземистого компонента автоклавного вяжущего. При этом требуемое количество извести снижается в 3–4 раза по сравнению с использованием кварцевого песка. Данным гранулированным шлаком можно полностью заменить природный песок в силикатной смеси при производстве кирпича. От такой замены не только повышается прочность кирпича, но и улучшаются теплоизоляционные свойства материала.
Заслуживают внимания шламы как побочный продукт при переработке глиноземсодержащего сырья. Они могут, по предварительным данным, использоваться для изготовления цемента. Каолиновый шлам по своему химическому составу близок к портландцементу. Нефелиновый (белитовый) шлам — побочный продукт (отходы) при производстве глинозема, на протяжении многих лет используется в промышленности строительных материалов. Промытый белитовый шлам — хорошее сырье для изготовления цемента высокой активности.
Производство цемента на основе этих шламов вследствие значительного количества в них готового двухкальциевого силиката является более экономичным. Так, расход известняка сокращается на 50–60 %, производительность вращающихся печей повышается на 25–30 %.
В результате совместного помола нефелинового шлама с портландцементным клинкером и гипсом получают высококачественные цементы самых разнообразных классов, отвечающие требованиям государственного стандарта и техническим условиям.
На нефелиновом цементе при расходе 200–230 кг/м 3 можно получать конструкционно-изоляционный газобетон (например, керамзитобетон) хорошего качества крупнозернистой структуры.
В нашей стране много лет применяется безотходная технология по производству содопродуктов и цемента на базе комплексного использования нефелинов. Из каждых 4 т нефелинового концентрата и 15 т известняка получают без отходов 1 т глинозема, 1 т содопродуктов и 10 т цемента.
Кроме цементного производства на основе нефелинового шлама он может применяться в производстве строительных изделий (кирпич, блоки, плиты); в дорожном строительстве для укрепления грунтов в качестве подстилающего слоя; при производстве вяжущего для асфальтобетона, огнеупоров в качестве одного из основных компонентов шахты; при изготовлении цветного стекла.
Красные бокситовые шламы, образующиеся при производстве алюминия, могут использоваться в цементном производстве, при производстве шлакокаменного сырья, шлакошебня, шлакоситаллов, различных составов местных вяжущих, для закладки горных выработок, устройства дорожных покрытий и т. д.
С 90-х годов XX века прослеживались два основных направления переработки красных бокситовых шламов:
1. комплексная переработка шламов с последовательным получением ряда ценных продуктов (чугуна, глинозема, цемента и др.);
2. непосредственное использование шлама в качестве добавки при производстве различных видов строительных материалов, например цемента.
Утилизация красных бокситовых шламов связана с небольшим объемом капитальных вложений в специализированные производства. Однако при погрузке, транспортировании и разгрузке их влажность не должна превышать 15–20 %. Исследования показали, что красный бокситовый шлам глиноземного производства является сырьем для промышленности строительных материалов, позволяющим интенсифицировать процесс производства портландцементного клинкера.
Таким образом, можно заключить, что использование отходов предприятий черной и цветной металлургии в строительной отрасли является перспективным направлением промышленного комплекса, поскольку при его развитии представляется возможным снижением напряженности во многих сферах народного хозяйства.
1. Бобович Б. Б. Переработка отходов производства и потребления / Б. Б. Бобович, В. В. Девяткин. — «Интермет инжиниринг», 2000. — 496 с.
2. Болдырев А. С. Использование отходов в промышленности строительных материалов / А. С. Болдырев, А. Н. Люсов, Ю. А. Алехин. — М.: Знание, 1984. — 64 с.
3. Маннанова Г. В. Техника и технология утилизации твердых отходов / Г. В. Маннанова. — М.: Знание, 2007. — 24 с.
Похожие статьи
Научно-технологический анализ вторичной переработки.
Новые технологии переработки отходов производства. Ключевые слова: отходы производства, переработка, экологические проблемы, новейшие технологии, инновационные разработки. В результате комплексной переработки шлаков чёрной и цветной металлургии.
Промышленные отходы горного производства и их.
Комплексное использование отходов углеобогащения ОАО ЦОФ.
Использование отходов предприятий черной и цветной металлургии в строительной индустрии.
черная металлургия, содержание железа, горно-химическое сырье, народное хозяйство, отход.
Использование нефтешламов — рациональный способ их.
Разработка комплексной технологии переработки нефтяных. Поэтому только комплексная переработка и использование отходов в качестве
Так, предлагается применять нефтешлам для производства гидроизоляционного материала. Способ переработки нефтяных шламов.
Вторичное использование отходов металлоперерабатывающего.
металлическая стружка, безотходное производство, вторичное использование.
Большую ценность для производства автоклавных материалов представляют шлаки. Переработка шлаков руд цветных металлов на песок и щебень после извлечения ценных металлов.
Отходы карбонатных пород — перспективное сырье для широкой.
Чумаченко Н. Г., Линев А. И. Комплексное использование отходов карбонатных пород при производстве строительных материалов
8. Тарасеева, Н. И. Роль безотходных технологий в расширении сырьевой базы для.
Использование отходов предприятий черной и цветной.
Диверсификация производства: использование отходов.
Основные термины (генерируются автоматически): вторичный алюминий, глиноземистый цемент, шлак, окружающая среда, диверсификация
Переработка ванадийсодержащих шлаков по содовой технологии. Диверсификация производства: использование отходов.
Ценные и вредные элементы в рудах и отходах месторождений.
За период 1990–2000 гг. производство меди по указанной технологии увеличилось в 3,3 раза, а в Чили — в 12,5 раз [3].
Такие материалы не нуждаются в дополнительной переработке, они лучше пиритных огарков. Переработка шлаков руд цветных металлов на песок и щебень.
Комплексное использование техногенных минеральных.
Диверсификация производства: использование отходов производства вторичного алюминия в доменной печи при выплавке. вторичный алюминий, глиноземистый цемент, шлак, окружающая среда, диверсификация.
Отходы — глобальная экологическая проблема. Современные.
Технология утилизации буровых шламов с получением экологически чистого дорожно-строительного материала.
Основные термины (генерируются автоматически): отход, окружающая среда, утилизация, химическое производство.