В статье обозначена актуальная проблема образования иутилизации отходов промышленного производства. Проведен анализ результатов исследований композиционных материалов на основе отходов деревопереработки иминеральных вяжущих. Даны основные сведения опроцессах структурообразования древесно-цементных композитов, их свойств иобласти применения. Сформулированы основные проблемы широкого использования древесно-цементных композитов вкачестве эффективных строительных материалов. Приведены сведения ономенклатуре отходов металлургического производства, пригодных киспользованию впроизводстве строительных композиционных материалов. Также представлены результаты современных исследований вобласти получения систем твердения на основе отходов металлургического производства. Предложено направление исследований вобласти получения эффективных композиционных материалов на основе древесных опилок исмешанных вяжущих сиспользованием отходов металлургического производства.
опилкобетон
минерализатор
структурообразование
микрокремнезем
конвертерный шлак
смешанное вяжущее
1.АсаулА.Н. Теория ипрактика малоэтажного жилищного строительства вРоссии / А.Н. Асаул, Ю.Н. Казаков, Н.И. Пасяда, И.В. Денисова / под ред. д.э.н., проф. А.Н.Асаула. – СПб.: «Гуманистика», 2005. – 563с.
2.Гончарова М.А. Системы твердения истроительные композиты на основе конвертерных шлаков / М.А. Гончарова. – Воронеж: Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т, 2012. – 135 с.
3.Дворкин Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 368 с.
4.Ефремова О.В., Каптюшина А.Г., Грызлов В.С., Свиридов Б.Д. Модифицированный древошлаковый композит // Строительные материалы. – 2010. – №2. – С. 66–68.
5.Коротаев Э.И. Производство строительных материалов из древесных отходов / Э.И. Коротаев, В.И. Симонов. – М.: Лесная промышленность, 1972. – 144 с.
6.Мельникова Л.В. Технология композиционных материалов из древесины: учебник для студентов спец. «Технология деревообработки». – 2-е изд.,испр. идоп. – М.: МГУЛ, 2004. – 234 с.
7.Наназашвили И.Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. – Л.: Стройиздат, 1990. – 415 с.
8.Овчаренков Э.А. Возможность использования промышленных отходов встроительной индустрии // Региональная архитектура истроительство. – 2011. – №1. – С. 17–22.
9.Осипович Л.М. Исследование контактной зоны «цементный камень – древесина» деревобетона // Известия вузов. Строительство. – 2007. – №2. – С. 28–33.
10.Цепаев В.А. Легкие конструкционные бетоны на древесных заполнителях / В.А. Цепаев, А.К. Яворский, Ф.И. Хадонова. – Орджоникидзе: Ир, 1990. – 134 с.
11.Цепаев В.А. Конструкционный опилкобетон на гипсе β-модификации. Прочность, деформативность, долговечность // Известия вузов. Строительство. – 2005. – №9. – С. 17–21.
12.Цепаев В.А., Панюжев Е.М. Состав ипрочность опилкобетона на низкомарочном гипсовом вяжущем // Строительные материалы. – 2003. – №2. – С. 55–58.
13.Цепаев В.А., Панюжев Е.М. Исследование влияния влажности гипсоопилкобетона на развитие деформаций ползучести // Известия вузов. Строительство. – 2004. – №12. – С. 86–90.
Современное состояние экономики страны обусловливает постепенное увеличение стоимости различного рода энергетических ресурсов, включая электроэнергию и транспортные расходы. Строительство жилых зданий не остается в стороне от этих хозяйственных процессов. Приоритетными направлениями исследований в сложившейся ситуации становятся не только вопросы стоимости возводимого жилья, но и затрат на его эксплуатацию в течение всего срока службы. На сегодняшний день на первый план выступают проблемы энергоэффективной эксплуатации жилых зданий. В связи с этим необходимы новые проектные решения, а также современные технологии производства строительных материалов и конструкций. Наряду с новыми материалами должны получить развитие и новые строительные системы на основе разного рода материалов, включающие древесину, металл и бетон .
Актуальность проблемы
В настоящее время на предприятиях различных отраслей промышленности образуется достаточно большое количество отходов и сопутствующих продуктов. Это создает не только определенные трудности в размещении и хранении промышленных отходов, но и представляет серьезную экологическую проблему. Одним из наиболее рациональных способов использования некоторых промышленных отходов является их применение в качестве сырьевых материалов в строительной индустрии. Использование отходов производств обеспечивает промышленность богатым источником зачастую уже подготовленного сырья. Такой подход позволяет экономить капитальные вложения, предусмотренные для строительства предприятий, добывающих и перерабатывающих сырье, и способствует повышению уровня их рентабельности. В строительной индустрии имеется положительный опыт использования вторичных продуктов в производстве различных строительных материалов и изделий. Но, несмотря на это, использование вторичных продуктов промышленности развивается достаточно медленно, что приводит к накоплению этих отходов .
Одним из широко распространенных видов вторичных продуктов промышленности являются отходы деревопереработки. Около половины перерабатываемой древесины составляют отходы, большая часть которых неэффективно утилизируется. Вместе с тем у нас в стране имеется значительный опыт использования отходов деревопереработки в производстве строительных материалов. Такие отходы, как опилки и стружка без предварительной переработки могут служить заполнителями в строительных материалах на основе минеральных вяжущих. Исследования последних лет свидетельствуют о неослабевающем интересе к вопросам подбора составов, изучению различного спектра свойств, совершенствованию технологии получения эффективных композитов на основе минеральных вяжущих и отходов деревопереработки .
Современное состояние вопроса исследований
В результате воздействия химических веществ и физических факторов изменяется химический состав древесной массы, древесина приобретает новые свойства, необходимые для производства различных строительных материалов и изделий. В основе технологии производства деревобетонов лежат сложные физико-химические процессы, протекающие в древесине под действием физико-механических и химических факторов. Одними из наиболее распространенных материалов на древесных заполнителях и минеральных вяжущих являются опилкобетон, фибролит, арболит. Область применения данных материалов ограничена физико-химической природой древесины: анизотропностью, гигроскопичностью, неравномерной усадкой при высыхании, низкой биостойкостью и горючестью. Среди указанных материалов особый интерес представляют опилкобетоны . Опилкобетон относится к разновидности легких бетонов, в состав которых входят органические (опилки) и минеральные (песок) заполнители, вяжущее (цемент, известь, гипс) и минерализаторы. При производстве легких бетонов с заполнителями из древесных отходов важное значение приобретают свойства, характерные лишь для самих отходов. Опилки имеют преимущества перед другими видами древесных заполнителей. Однородное гранулированное строение опилок обеспечивает их хорошую текучесть, что имеет большое значение при прессовании изделий их опилок. Древесные опилки в зависимости от источника образования можно подразделить на две основные категории: опилки, получаемые от продольной распиловки бревен на лесопильных рамах, и опилки от обработки древесины на круглопильных станках. Первый вид опилок имеет форму, близкую к кубической, размерами от 7×7 мм до мельчайшей древесной пыли. Опилки, образующиеся при обработке на круглопильных станках, имеют волокнистую структуру, а по размеру значительно меньше опилок, получаемых на лесопильных рамах. Станочные опилки полностью проходят через сито с диаметром отверстий 2 мм и имеют основную фракцию размером 1-2 мм. Для изготовления опилкобетона рекомендуется использовать просеянные опилки хвойных пород, богатых смолой крупностью 1-5 мм. Для изготовления опилкобетона в большинстве случаев используются традиционные вяжущие вещества: портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, сульфатостойкий цемент, вяжущее низкой водопотребности. Между тем на твердение цементного теста отрицательное влияние оказывают вещества, содержащиеся в древесине: гемицеллюлозы, крахмал, экстрактивные вещества. Это связано с тем, что цементное тесто, являясь щелочной средой, воздействует на гемицеллюлозы, которые гидролизируются щелочью и переходят в простые сахара, растворимые в воде и отрицательно влияющие на процессы твердения бетонов из измельченных древесных отходов. Крахмал в зимнее время года превращается в сахара и масла (смесь жиров пальметина и стеарина). Масла образуют на поверхности древесных частиц тонкие пленки, препятствующие их сцеплению с цементным тестом. Наиболее отрицательное воздействие на процессы твердения оказывают растворимые в воде сахара, легко диффундирующие через стенки клеток древесины. Разное содержание в древесине различных пород растворимых в воде сахаров по-разному влияет на сроки схватывания цементно-опилочной смеси. Экстрактивных веществ выделяется в цементное тесто значительно меньше, чем сахаров и действие их на процессы твердения проявляется в меньшей степени, чем действие сахаристых веществ. Интенсивность поступления сахаристых веществ снижается по мере схватывания цементного теста и прекращается полностью к концу процесса твердения. Наличие щелочной среды является необходимым условием твердения цемента, тогда как присутствие древесины в бетоне снижает значение водородного показателя .
Для уменьшения водопоглощения, снижения возможности гниения, образования вредных для бетона гумусовых кислот и улучшения связи между органическими и неорганическими составляющими используется предварительная обработка опилок (минерализация). Один из способов минерализации древесных опилок является насыщение их известковым молоком и последующего их высушивания, погружения в раствор жидкого стекла . Известен способ, когда древесные опилки модифицируют путем щелочного гидролиза в течение 1,5-2 часов. Процесс модифицирования приводит к увеличению зоны контакта, усилению сцепления древесных опилок с неорганическим вяжущим и, как следствие, к повышению прочности материала .
Для подбора состава опилкобетона может быть использована формула
где R28 - кубиковая прочность опилкобетона в возрасте 28 суток, МПа; П/О - массовое отношение песка и опилок; Rц - активность цемнта; Ц - соответственно количество цемента на 1 м3 уплотненного опилкобетона.
Перспективное направление исследований
В литературе известны примеры получения материалов на основе древесных опилок и композиционного вяжущего, состоящего из тонкомолотого гранулированного доменного шлака и портландцемента. В настоящее время имеется опыт использования отходов металлургической промышленности в качестве сырьевых компонентов для получения композиционных вяжущих. Поскольку проблема комплексной переработки металлургических отходов полностью не решена, общий объем утилизации шлаков черной металлургии составляет около 60 %, несколько лучше перерабатываются доменные шлаки ‒ порядка 80 % .
Исследования последних лет показывают, что в зависимости от состава, химической активности и преобладающего механизма действия некоторые виды металлургических отходов можно использовать в цементных системах. Такие отходы, как конвертерные и доменные шлаки, микрокремнезем и др., могут являться добавками-заменителями части цемента или наполнителями, улучшающими строительно-технические свойства или придающими специальные свойства цементным системам. В случае использования минеральных активных наполнителей последний должен быть более тонко измельчен, чем вяжущее вещество. Именно дисперсность, определяющая свободную поверхностную энергию, является критерием проявления химической активности кислых зол, шлаков многих других пород и минералов. При диспергировании увеличивается химический потенциал микрочастиц, существенно повышается их химическая активность, так как, во-первых, увеличивается общее количество активных центров, валентных вакансий и дефектов; во-вторых, возрастает растворимость труднорастворимых минеральных пород. В современных исследованиях многими авторами отмечается, что влияние дисперсности минеральных наполнителей в цементно-водных системах обусловливается проявлением внутренних сил на межфазных границах, в межчастичном и межагрегатном взаимодействии вследствие наличия избытка поверхностной энергии. При введении в состав цементных систем микронаполнителей, наиболее мелкие зерна (коллоидных размеров), которые становятся центрами кристаллизации в контактной зоне цементного камня, наблюдается повышение прочности различных вяжущих веществ. Оптимизация содержания минерального наполнителя в бетоне характеризуется оптимальным насыщением межзернового пространства цемента наполнителем. При этом достижима максимально плотная упаковка частиц, в том случае, если размерность частиц, наполнителя значительно меньше частиц цемента. В том случае, если размерность частиц наполнителя и цемента находится примерно в одном диапазоне, максимальное насыщение цемента наполнителем происходит без образования контактов частиц наполнителя между собой. Если же количество наполнителя выше оптимального, то это приводит к нарушению непосредственных контактов между частицами цемента и в конечном итоге к уменьшению прочности цементного камня и бетона. На основе конвертерных шлаков получены вяжущие с использованием механохимической активации шлака в сочетании с рациональными технологическими параметрами формования и твердения. По результатам проведенных экспериментов также установлено, что система «конвертерный шлак - портландцемент» является наиболее эффективной как по структурным характеристикам, так и с позиции механических свойств .
Заключение
Эффективность применения композитов на основе древесины и минеральных вяжущих на основе местного сырья в сочетании с практически неограниченной сырьевой базой дают право рассматривать развитие их производства как одно из перспективных направлений в освоении новых прогрессивных строительных материалов. С учетом вышеизложенного представляется
возможным проектирование составов и исследование свойств опилкобетонов с использованием различных отходов металлургической промышленности. Такие легкие бетоны могут составить конкуренцию в стоимости существующим аналогам, а также широко используемым сегодня конструкционно-теплоизоляционным материалам в отношении основных эксплуатационных свойств.
Библиографическая ссылка
Борков П.В., Мелконян В.Г. ЭФФЕКТИВНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКИ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 3-1. – С. 18-21;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33577 (дата обращения: 20.04.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Куртка Levi"s из военного парашюта
Бренд Levi"s выпустил ветровку из парашютного материала. Классическая модель Tucker сделана по образцу куртки водителя грузовика, однако создана она из списанных военных парашютов, которые были раскроены и перешиты в ветровку цвета хаки.
Бренд Levi"s создал уже , использовав в производстве своей одежды более 10 000 000 PET бутылок. В 2012 году компания запустила линию Levi"s Wasteless, каждая вещь которой содержала минимум 20% переработанного материала, что соответствует примерно восьми пластиковым бутылкам.
Топливо из полиэтиленовых пакетов
Ученые Иллинойсского центра устойчивых технологий разработали методику, с помощью которой полиэтиленовые пакеты можно переработать в качественное топливо, газ и другие полезные углеводородные продукты. При этом на преобразования пластика тратится значительно меньше энергии, чем из него производится.
Полученный бензин может быть смешан с биотопливом, что в значительной степени улучшит его экологические показатели. Пакеты также могут быть сырьем для изготовления растворителей, воска и смазочных масел. Технология изготовления топлива, придуманная американскими учеными, подразумевает нагревание пакетов в безкислородной камере.
Канцелярская бумага из слоновьего навоза
В Таманском парке на острове Бали и в индонезийском сафари-парке производится бумага из навоза слонов. Полученная продукция экологически чистая и имеет все необходимые сертификаты качества.
Ежедневно в обоих парках накапливается до 2,5 тонн слоновьего навоза, часть которого идет на удобрение, а остальное - на производство бумаги. Слоны способны лишь частично переваривать траву, а потому их волокнистый навоз пригоден для переработки. В день каждая особь съедает порядка 180 кг зелени, а выдает - около 110 кг потенциального материала.
Декоративная плитка из электронно-лучевых трубок
С развитием высоких технологий экраны компьютеров и телевизоров с электронно-лучевыми трубками были заменены на плоские LCD-мониторы. При этом именно электронно-лучевые трубки являются одними из самых опасных и сложно перерабатываемых отходов в мире. В одних только Соединенных штатах Америки набралось около 390 миллионов килограмм ЭЛТ.
Американская компания Fireclay Tile, которая занимается изготовлением декоративной плитки из переработанных материалов, придумала использовать электронно-лучевые трубки в производстве своей продукции. Плитка получается невероятно прочной, долговечной и экологичной.
Скейтборд из рыболовных сетей
Американская скейтбордическая компания Bureo выпустит первую в мире доску для скейтборда из переработанных рыболовных сетей. На изготовление одного скейтборда уйдет около 30 квадратных метров старых сетей, собранных на побережье Чили.
По дизайну он похож на рыбу с «хвостом» и чешуйчатым узором. Колеса доски будут сделаны из материала, полностью пригодного к переработке. Он на 30% состоит из растительного масла.
Полотенца и памперсы из медуз
Израильская компания Cine’al создала из медузы натуральный материал гидромаш, который можно использовать в производстве детских памперсов, полотенец и пеленок. Медузы содержат в своем теле до 90% влаги, что делает их самыми водянистыми существами в мире. Их тело запасает жидкость в тканях, впитывая воду, как губка.
Создатели проекта подсчитали, что за год на одного ребенка приходится порядка 70 килограммов отходов от памперсов. В отличие от синтетических материалов, из которых они сделаны, гидромаш полностью экологичен. Он разлагается естественным путем в течение 30 дней. Компания Cine’al обещает, что их изобретение будет стоить недорого.
Кольцо из смога
Голландский дизайнер Даан Рузегэарде создал бижутерию из смога. Для этого он разработал специальную вакуумную систему, которая высасывает городскую сажу прямо из воздуха, и поместил собранные частицы в искусственные кристаллы для колец.
Созданные украшения призваны напомнить людям о загрязнении окружающей среды. Они наглядно показывают состав воздуха, которым мы дышим. Весь смог для колец был собран в Пекине, где проблема достигла критической отметки.
Экологичный цемент из унитазов
Из Бразилии, Испании и Англии научилась делать экологичный цемент из старых унитазов и других керамических отходов. Полученный раствор прочнее и долговечнее того цемента, который используется при строительстве сейчас.
Он изготавливается путем измельчения керамических отходов, которые превращаются в пыль и смешиваются с водой. Затем добавляется активатор - смесь из гидроксида и силиката натрия. Полученная масса наливается в форму и подвергается интенсивному нагреванию.
Туалетная бумага из бамбука
Американская компания Nimbus Eco разработала экологичную бумагу из бамбука и сахарного тростника. Она пригодна для производства туалетной бумаги, салфеток и одноразовых полотенец. Бамбук делает изделия прочными, а волокна сахарного тростника придают бумаге необходимую мягкость для кожи.
Согласно исследованиям, средний американец ежегодно использует более 23 рулонов туалетной бумаги. Если каждый житель США заменит хотя бы один рулон обычной туалетной бумаги на бумагу из бамбука, он поможет спасти около 470 тысяч деревьев в год.
После окончания вуза в 2003 году волгоградец Роман Себекин загорелся идеей строительства домов из переработанного пластика. Он объездил полстраны в поисках подходящих технологий, закупил подержанное оборудование и зарегистрировал
компанию «ЮФО-Переработка». В кризис его блоки, которые стоят вдвое дешевле обычных, стали пользоваться популярностью у строителей частных домов. Теперь ежемесячный оборот компании составляет 350 000 рублей.
Роман СЕБЕКИН
Основатель компании «ЮФО-Переработка»
Как всё начиналось
Ещё в детстве я видел два пути: либо работать на государство, либо на себя. Сначала я выбрал первый путь. После школы поступил на экономфак волгоградского филиала Академии госслужбы, хотел работать в управлении по налоговым преступлениям. Мне казалось, что это очень интересное и перспективное направление. Но после нескольких стажировок в налоговой полиции пришло разочарование. Мне там совсем не понравилось. В итоге я оставил свою мечту и решил получать второе высшее образование - поступил на юрфак. Но к концу учёбы понял, что и юристом не буду. Меня захватила идея построить дом, причём из переработанного пластика.
О таких технологиях я много читал, видел передачи об иностранных компаниях, которые специализируются на переработке мусора и последующем строительстве. Шёл 2003 год. Готовых технологий на тот момент не было, да и денег у меня было откровенно мало. Но Волгоград - промышленный город. Здесь можно соорудить хоть танк, только надо знать, как его собрать. Я начал продумывать технологию и оборудование, стал ездить по России в поисках материалов и наработок, изучал производство. Часто приходилось действовать методом проб и ошибок. Стартовый капитал был очень небольшим. Что-то я заработал сам, чем-то помогла мама. Около $1 000 я потратил на подержанное оборудование, которое потом полностью переделал. В итоге вложил в дело примерно 100 000 рублей. Было потрачено много сил и времени, чтобы запустить компанию, но это все же удалось. В 2004 году я зарегистрировал фирму.
Как происходит переработка
Пластик измельчается, перемешивается с песком и водой и прессуется. Это очень упрощённое описание процесса. Всё оборудование, которое я использую, - отечественное, но от прежних моделей мало что осталось, я их полностью переделал. Переработка осуществляется довольно быстро. Через два-три часа получается готовый продукт - плитка или строительный блок. Не все виды пластика подходят для переработки, но в большинстве случаев пластиковые отходы можно использовать для создания стройматериалов. Из 10 кубометров пластика можно сделать 300 строительных блоков. Наши перерабатывающие мощности, 10 000 м 3 в месяц, - это примерно три одноэтажных дома по 100 м 2 . Технологию мы презентовали в различных ведомствах, проходили экспертизу в Роспотребнадзоре и получили сертификат качества. Существует ГОСТ на полистирольные изделия, которым должен соответствовать любой материал. Проверяется горючесть, не наносит ли материал вред окружающей среде. Именно такую экспертизу прошли наши блоки.
Помещение для производства я нашёл через знакомых. Снимаю ангар в городе Дубовка, который находится в 50 км от Волгограда. Его площадь - 3 000 кв.м. Сортировка происходит в городе, так выходит дешевле. Компания собирает пластик всеми возможными способами. Иногда пластиковые отходы приносят сами жители, часть добываем с помощью расставленных по городу контейнеров. Я пробовал договориться с местными компаниями, чтобы те предоставляли свои пластиковые отходы, но они либо отказываются, либо просят денег за свой мусор.
По своим эстетическим характеристикам дом из пластиковых блоков ничем не уступает обычному дому. А по энергосберегающим - даже превосходит. Полистерольные блоки сохраняют тепло. Получается, что дом утеплён. Кроме того, они дешевле: обходятся в 30 рублей за штуку, тогда как стандартные блоки стоят 60 рублей.
Деньги
Компания вышла на самоокупаемость в августе прошлого года. С тех пор мы взяли на себя дополнительные социальные обязательства - расставили контейнеры для сбора мусора по всему городу, - и сейчас компания работает в ноль. Сейчас «ЮФО-переработка» живёт с месячным оборотом в 350 000 рублей.
Клиенты
Нашими услугами пользуются частные лица. Выйти в корпоративный сегмент было бы выгодно, заказы от компаний более масштабные. Зато с частными клиентами мы спокойно пережили кризис 2008 года. Все искали возможность сэкономить, а наши блоки и плитка - отличная альтернатива обычным стройматериалам. Мы уже не первый год на рынке, поэтому у нас есть постоянные клиенты.
Постепенно включился эффект сарафанного радио. Кто-то строит дом, используя наши материалы, и остаётся доволен, а потом советует их соседям. Такое происходит очень часто. Многие клиенты приходят ко мне по рекомендации. Однако так было не всегда. Бывало, что мы сталкивались с недоверием. Люди скептически относились к новому утилизированному материалу, хотя у нас имеются все сертификаты качества. Помню один инцидент, когда человек сначала выкупил у нас полимерную плитку, а через какое-то время вернул её, сказав, что предпочитает всё же классическую керамическую. Таких случаев сейчас практически нет. При покупке мы сразу объясняем своим клиентам, как и из чего производятся наши стройматериалы. Преимущество пластиковых плиток и стройблоков - их цена и долговечность. В 2011 году из наших блоков построили частный детский садик.
Нашему бизнесу мешают два фактора: низкая экологическая сознательность населения и нехватка производственной площади для утилизации отходов
Принципы
Когда я только начал заниматься этим бизнесом, я не так сильно задумывался об экологической составляющей. Поначалу нужно было решить чёткие задачи - построить дом и создать качественный материал, за который потом не придётся краснеть. Но сейчас мои основные принципы лежат в сфере экологии. Мы боремся с экологической неграмотностью. Недавно благодаря займу, предоставленному фондом «Наше будущее », нам удалось разместить в разных районах города контейнеры для раздельного сбора мусора. К сожалению, не все они остались на своих местах, некоторые растащили. Наша компания разместила контейнеры в детских садах и парках. Мне кажется, что людей с детства нужно приучать к раздельному сбору мусора, к уважению к природе.
Проблемы
Нашему бизнесу сильно мешает низкая экологическая сознательность населения. Был случай, когда жительница Волгограда срезала один из наших контейнеров и выкинула на помойку. Когда я спросил, зачем она это сделала, женщина ответила, что её раздражал внешний вид контейнера, который постоянно наполнялся пластиком: «Мне ваша экология до фени! Главное, чтобы у меня под окнами было красиво».
Государство тоже мало помогает, а иногда и мешает. В нашем городе два основных экологических ведомства. Первое - Департамент по охране окружающей среды и природным ресурсам, а второе - экологическая прокуратура. Первое ведомство сильно заинтересовано в том, чтобы наше предприятие развивалось. Они нам всячески помогают, советуют, устраивают PR-акции. Экологическая прокуратура ведёт себя совсем иначе. Если они находят хоть малейшее нарушение, то сразу налагают штрафы, грозятся закрыть производство. Что касается региональных властей, то им в принципе неинтересно то, чем мы занимаемся, хотя они и выступают за экологию. Сколько мы ни пытались с ними сотрудничать, ничего не получилось.
Сейчас наш главный сдерживающий фактор связан с тем, что нам не хватает производственных площадей, где можно было бы всё перерабатывать. Если бы они были, мы бы могли утилизировать 90% пластика в городе.
Планы
Главная наша задача - наладить производство полимерных шпал. Оборудование уже практически сделано. Осталось только изготовить само изделие и отправить его на испытания в НИИ РЖД. Уже многие понимают, что за пластиком будущее. Бетон и другие материалы - это прошлый век. На экошпалы мы делаем большую ставку.
Другой проект связан с организацией экологического фонда. Я недавно подал документы на его регистрацию. Он должен будет помогать экопредприятиям не только у нас в Волгограде, но и по всей России. Основная помощь будет заключаться в предоставлении грантов - мы уже нашли спонсоров, которые будут обеспечивать материальную составляющую. Кроме того, фонд будет помогать собирать и распространять технологии переработки.
Текст: Диана Кульчицкая
Роман Себекин — это человек, который решился бросить вызов пластиковому мусору, автор и создатель уникальной технологии, которая помогает превращать обыкновенный пластик в уникальный стройматериал.
Роман рассказывает, что проект никак нельзя назвать абсолютно новым и свежим. Впервые идея переработки пластика во вторичное сырье появилась в голове у Романа более 10 лет назад, в 2002 году.
На протяжении всего этого времени Роман вместе со своими коллегами фантазирует, изобретает, создает и превращает одни вещества в другие.
Себекин признается, что ни один из его дипломов, ни юридический, ни экономический, абсолютно не совпадают в его деятельностью, но он уверен, что не в дипломе счастье предпринимателя, а в изобретательности и уверенности в собственных силах.
Научные исследования – это основа вторичной переработки пластика. Невозможно использовать готовые формулы и решения, не опробовав их в лаборатории, а в процессе поставки экспериментов возможны различные дополнения и отклонения. Химия – это процесс творческий, тем более, профильных заведений, в которых бы изучали вторичную переработку сырья в нашей стране просто не существует.
Роман вспоминает, что 10 лет назад он выбирал из двух вариантов: или запустить собственный бизнес, или построить собственный дом. Деньги были лишь на реализацию одного из этих проектов, но он рискнул и решился вложить деньги в развитие бизнеса. Теперь он может похвастаться и собственным жильем, и развивающейся компанией, которая готова перерабатывать абсолютно любые виды пластика.
Роман отмечает, что есть компании, которые могут перерабатывать бутылки, есть компании, которые занимаются переработкой полиэтилена, но перерабатывать абсолютно все виды пластика в стране умеют лишь в его конторе.
Почему вторичные материалы? Потому что дешевле!
Так как продукция компании ориентирована на строительные организации, то в осенне-зимний период в Волгограде, а именно здесь расположена компания, наступает ремонтное затишье. Основные заказы поступают в весенне-летний период, когда люди заняты строительством дач и частных домов.
Полимерпесчаные блоки, черепица, тротуарная плитка – это далеко не весь ассортимент товаров, которые можно получить из вторично переработанного пластика. Заказывают у Романа как частные лица, так и строительные организации. Основная часть заказчиков узнает о строительных материалах через «сарафанное» радио. Один человек делает заказ, а затем все его соседи рассматривают строительные материалы и готовы сделать заказ и для собственного строительства.
Основное достоинство любых полимерпесчаных изделий – это относительная дешевизна и долговечность. Так классическая бетонная плитка служит в центральных и северных областях России от 3 до 5 лет, а полимерпесчаная – не менее 10 лет.
Полистиролбетон хоть и представлен на рынке товаров, но производится из первичных материалов, что значительно увеличивает его стоимость. Вторичный полистиролбетон – это легкий, теплый и долговечный материал, который подходит как для офисного, так и для промышленного строительства.
Удивить США – легко!
США является одним из лидеров в сфере переработки мусора. Именно поэтому Роман прошел пятинедельную стажировку в Unreasonable Institute в США.
Где взять деньги для начала собственного бизнеса? Именно с этой проблемой сталкивается 95% начинающих предпринимателей! В статье мы раскрыли самые актуальные способы получения стартового капитала для предпринимателя. Так же рекомендуем внимательно изучить результаты нашего эксперимента в биржевом заработке:
Там он изучил особенности социального бизнеса в различных странах, узнал о многих необычных и на первый взгляд непонятных проектах и даже удивил американцев универсальностью своей технологии по переработке мусора.
Самым необычным проектом, который Роман увидел в США, был проект по продаже строительного мусора. Буквально сэконд-хенд из стройматериалов.
Кто-то привозит на склад ненужные вещи, а кто-то выбирает среди них интересные для себя материалы и забирает к себе домой за символическую плату.
На свалку отправляются лишь те материалы, которые долго задержались на складе и не нашли своего покупателя. Так пенопластовые блоки американцами не перерабатываются и закапываются в землю, а в России из них получаются отличные полистиролбетонные блоки.
Особенности переработки мусора в России
Все знания, которые Роман получает за границей, хоть и являются бесценным багажом, но на практике применяться на 100% не могут. Ведь все инновации требуют денежных вложений, а свободных финансов у компании пока нет.
Сейчас компания перебралась из области в Волгоград – была сделана попытка организовать бизнес за городом, но не 100% загруженность производства не была возможности окупать постоянные перемещения в 50-километровой зоне.
Последний год не был простым – часть иностранных компаний вообще перестала рассматривать Россию, как место для инвестиций, в связи с введенными санкциями, хотя, говоря на чистоту, они и до того не стремились привезти деньги в Россию.
Роману постоянно поступают предложения от иностранцев, которые предлагают ему перебраться в США или в Европу и организовать свой бизнес там. За пределами России ему обещают и инвесторов, и финансирование проекта.
Если в ближайшие годы ситуация на рынке не улучшиться, то Роман с уверенностью говорит о том, что покинет Россию и будет строить свой бизнес или в «компактной» Европе, где затраты на логистику будут минимальны, или в США, где размах для творчества и развития значительно больше.
Работа в России – это процесс сложный и неоднозначный. Мусороперерабатывающим компаниям не положены ни льготы, ни скидки. Более того, такие предприятия приравниваются в России к загрязняющим воздух предприятиям, хотя во всем мире признаны социальными и финансируются в большей мере государством.
Работать здесь сложно, а порой невозможно. Так в 2014 году компания была оштрафована так сильно, что едва не стала банкротом.
Дальнейшее развитие
В планах и мечтах Романа – расширить проект на всю территорию России. Чтобы каждый желающий мог не только сделать мир чище и свободнее от вредных веществ, но и смог обзавестись собственным жильем, построенным из вторичного сырья.
Конечно, люди-энтузиасты находятся во всех областях и районах, но в большинстве случаев это энтузиасты, у которых нет средств на покупку оборудования и открытие предприятия.
Сейчас Роман с командой работает над идеей продажи франшизы, чтобы основными инвестициями занимались банки, а люди могли приобретать технику и работать на пользу и себе, и экологии.
Министерство науки и образования Украины
Киевский национальный университет строительства и архитектуры
Кафедра строительного материаловеденья
Реферат на тему: «Использование вторичных продуктов в изготовлении строительных материалов»
ПЛАН:
1. Проблема промышленных отходов и основные направления ее решения
в) Плавленые и искусственные каменные материалы на основе шлаков и зол
в) Материалы из отходов лесохимии и переработки древесины
4. Список литературы
1. Проблема промышленных отходов и основные направления ее решения.
а) Развитие промышленности и накопление отходов
Характерной особенностью научно-технического процесса является увеличение объема общественного производства. Бурное развитие производительных сил вызывает стремительное вовлечение в хозяйственный оборот все большего количества природных ресурсов. Степень их рационального использования остается, однако, в целом весьма низкой. Ежегодно человечество использует приблизительно 10 млрд. т. минеральных и почти столько же органических сырьевых продуктов. Разработка большинства важнейших полезных ископаемых в мире идет быстрее, чем наращиваются их разведанные запасы. Около 70% затрат в промышленности приходится на сырье, материалы, топливо и энергию. В то же время 10…99% исходного сырья превращаются в отходы, сбрасываемые в атмосферу и водоемы, загрязняющие землю. В угольной промышленности, например, ежегодно образуется примерно 1,3 млрд. т. Вскрышных и шахтных пород и около 80 млн. т. Отходов углеобогащения. Ежегодно выход шлаков черной металлургии составляет около 80 млн. т., цветной 2,5, зол и шлаков ТЭС 60…70 млн. т., древесных отходов около 40 млн. м³.
Промышленные отходы активно влияют на экологические факторы, т.е. оказывают существенное влияние на живые организмы. В первую очередь это относится к составу атмосферного воздуха. В атмосферу поступают газообразные и твердые отходы в результате сгорания топлива и разнообразных технологических процессов. Промышленные отходы активно воздействуют не только на атмосферу, но и на гидросферу, т.е. водную среду. Под влиянием промышленных отходов, сосредоточенных в отвалах, шлаконакопителях, хвостохранилищах и т.д., загрязняется поверхностный сток в районе размещения промышленных предприятий. Сброс промышленных отходов приводит, в конечном счете, к загрязнению вод Мирового океана, которое приводит к резкому снижению его биологической продуктивности и отрицательно влияет на климат планеты. Образование отходов в результате деятельности промышленных предприятий негативно сказывается на качестве почвы. В почве накапливаются избыточные количества губительно действующих на живые организмы соединений, в том числе канцерогенные вещества. В загрязненной «больной» почве идут процессы деградации, нарушается жизнедеятельность почвенных организмов.
Рациональное решение проблемы промышленных отходов зависит от ряда факторов: вещественного состава отходов, их агрегатного состояния, количества, технологических особенностей и т.д. Наиболее эффективным решением проблемы промышленных отходов является внедрение безотходной технологии. Создание безотходных производств осуществляется за счет принципиального изменения технологических процессов, разработке систем с замкнутым циклом, обеспечивающих многократное использование сырья. При комплексном использовании сырьевых материалов промышленные отходы одних производств являются исходными сырьевыми материалами других. Важность комплексного использования сырьевых материалов можно рассматривать в нескольких аспектах. Во-первых, утилизация отходов позволяет решить задачи охраны окружающей среды, освободить ценные земельные угодья, занимаемые под отвалы и шламохранилища, устранить вредные выбросы в окружающую среду. Во- вторых, отходы в значительной степени покрывают потребность ряда перерабатывающих отраслей в сырье. В-третьих, при комплексном использовании сырья снижаются удельные капитальные затраты на единицу продукции и уменьшается срок их окупаемости.
Из отраслей-потребителей промышленных отходов наиболее емкой является промышленность строительных материалов. Установлено, что использование промышленных отходов позволяет покрыть до 40% потребности строительства в сырьевых ресурсах. Применение промышленных отходов позволяет на 10…30% снизить затраты на изготовление строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья, экономия капитальных вложений достигает 35..50%.
б) Классификация промышленных отходов
К настоящему времени отсутствует всесторонняя классификация промышленных отходов. Это обусловлено чрезвычайной пестротой их химического состава, свойств, технологических особенностей, условий образования.
Все отходы промышленности можно разделить на две большие группы: минеральные (неорганические) и органические. Наибольшее значение для производства строительных материалов имеют минеральные отходы. На их долю падает преобладающая доля всех отходов, производимых добывающими и перерабатывающими отраслями промышленности. Эти отходы и в большей мере изучены, чем органические.
Баженовым П.И. предложено классифицировать промышленные отходы в момент выделения их из основного технологического процесса на три класса: А; Б; В.
Продукты класса А (карьерные остатки и остатки после обогащения на полезное ископаемое) имеют химико-минералогический состав и свойства соответствующих горных пород. Область их применения обусловлена агрегатным состоянием, фракционным и химическим составом, физико-механическими свойствами.
Продукты класса Б – искусственные вещества. Они получены как побочные продукты в результате физико-химических процессов, протекающих при обычных или чаще высоких температурах. Диапазон возможного применения этих промышленных отходов шире, чем продуктов класса А.
Продукты класса В образуются в результате физико-химических процессов, протекающих в отвалах. Такими процессами могут быть самовозгорание, распад шлаков и образование порошка. Типичными представителями отходов этого класса являются горелые породы.
2. Опыт применения отходов металлургии, топливной промышленности и энергетики
а) Вяжущие материалы на основе шлаков и зол
Основная масса отходов при получении металлов и сжигании твердого топлива образуется в виде шлаков и зол. Кроме шлаков и зол при производстве металла в больших количествах образуются отходы в виде водных суспензий дисперсных частиц-шламы.
Ценным и весьма распространенным минеральным сырьем для производства строительных материалов являются горелые породы и отходы углеобогащения, а также вскрышные породы и отходы обогащения руд.
Производство вяжущих материалов относится к наиболее эффективным областям применения шлаков. Шлаковые вяжущие можно подразделить на следующие основные группы: шлакопортландцементы, сульфатно-шлаковые, известково-шлаковые, шлако-щелочные вяжущие.
Шлаки и золы можно рассматривать как в значительной мере подготовленное сырье. В их составе окись кальция (CaO) связана в различных химических соединениях, в том числе и в виде двухкальциевого силиката - одного из минералов цементного клинкера. Высокий уровень подготовки сырьевой смеси при применении шлаков и зол обеспечивает повышение производительности печей и экономии топлива. Замена глины доменным шлаком позволяет снизить на 20% содержание известкового компонента, уменьшить при сухом производстве клинкера удельный расход сырья и топлива на 10…15%, а также повысить производительность печей на 15%.
Применением маложелезистых шлаков – доменных и феррохромовых – и созданием восстановительных условий плавки получают в электропечах белые цементы. На основе феррохромовых шлаков окислением металлического хрома в расплаве можно получить клинкеры, при использовании которых цементы с ровной и стойкой окраской.
Сульфатно-шлаковые цементы – это гидравлические вяжущие вещества, получаемые совместным тонким измельчением доменных гранулированных шлаков и сульфатного возбудителя твердения – гипса или ангидрида с небольшой добавкой щелочного активизатора: извести, портландцемента или обожженного доломита. Наиболее широкое распространение из группы сульфатно-шлаковых получил гипсошлаковый цемент, содержащий 75…85% шлака, 10…15% двуводного гипса или ангидрида, до2% окиси кальция или 5% портландцементного клинкера. Высокая активизация обеспечивается при использовании ангидрита, обожженного при температуре около 700º С, и высокоглиноземистых основных шлаков. Активность сульфатно-шлакового цемента существенно зависит от тонкости измельчения. Высокая удельная поверхность (4000…5000 см²/г) вяжущего достигается с помощью мокрого помола. При достаточно высокой тонкости измельчения в рациональном составе прочность сульфатно–шлакового цемента не уступает прочности портландцемента. Как и другие шлаковые вяжущие, сульфатно-шлаковый цемент имеет не большую теплоту гидратации – к 7 сут., что позволяет применять его при возведении массивных гидротехнических сооружений. Этому способствует также его высокая стойкость к воздействию мягких сульфатных вод. Химическая стойкость сульфатно-шлакового цемента выше, чем шлакопортландцемента, что делает его применение особенно целесообразным в различных агрессивных условиях.
Известково-шлаковые и известково-зольные цементы – это гидравлическиевяжущие вещества, получаемые совместным помолом доменного гранулированного шлака или золы уноса ТЭС и извести. Их применяют для приготовления строительных растворов марок не более М 200. Для регулирования сроков схватывания и улучшения других свойств этих, вяжущих при изготовлении их вводится до 5% гипсового камня. Содержание извести составляет 10%...30%.
Известково-шлаковые и зольные цементы по прочности уступают сульфатно-шлаковым. Их марки: 50, 100, 150 и 200. Начало схватывания должно наступать не ранее чем через 25 мин., а конец – не позднее чем через 24 ч. после начала затворения. При снижении температуры, особенно после 10º С, нарастание прочности резко замедляется и, наоборот, повышение температуры при достаточной влажности среды способствует интенсивному твердению. Твердение на воздухе возможно лишь при после достаточного продолжительного твердения (15…30 сут.) во влажных условиях. Для этих цементов характерна низкая морозостойкость, высокая стойкость в агрессивных водах и малая экзотермия.
Шлакощелочные вяжущие состоятиз тонкоизмельченногогранулированного шлака (удельная поверхность≥3000 см²/г) и щелочного компонента – соединений щелочных металлов натрия или калия.
Для получения шлакощелочного вяжущего приемлемы гранулированные шлаки с различным минералогическим составом. Решающим условием их активности является содержание стекловидной фазы, способной взаимодействовать со щелочами.
Свойства шлакощелочного вяжущего зависят от вида, минералогического состава шлака, тонкости его помола, вида и концентрации его раствора щелочного компонента. При удельной поверхности шлака 3000…3500 см²/г количество воды для образования теста нормальной густоты составляет 20…30% массы вяжущего. Прочность шлакощелочного вяжущего при испытании образцов из теста нормальной густоты составляет 30…150 МПа. Для них характерен интенсивный рост прочности как в течении первого месяца, так и в последующие сроки твердения. Так, если прочность портландцемента через 3 мес. твердения в оптимальных условиях превышает марочную примерно в 1,2 раза, то шлакощелочного вяжущего в 1,5 раза. При тепловлажностной обработке процесс твердения ускоряется также интенсивнее, чем при твердении портландцемента. При обычных режимах пропаривания, принятых в технологии сборного железобетона, в течение 28 сут. достигается 90…120% марочной прочности.
Щелочные компоненты, входящие в состав вяжущего, выполняют роль противоморозной добавки, поэтому шлакощелочные вяжущие достаточно интенсивно твердеют при отрицательных температурах.
б) Заполнители из шлакозольных отходов
Шлаковые и зольные отходы представляют богатейшую сырьевую базу для производства как тяжелых, так и легких пористых заполнителей бетона. Основными видами заполнителей на основе металлургических шлаков являются шлаковый щебень и шлаковая пемза.
Из топливных шлаков и зол изготавливают пористые заполнители, в том числе аглопорит, Зольный гравий, глинозольный керамзит.
К эффективным видам тяжелых заполнителей бетона, не уступающим по физико-механическим свойствам продукта дробления плотных природных каменных материалов, относится литой шлаковый щебень. При производстве этого материала литой огненно-жидкий шлак из шлаковозных ковшей сливается слоями толщиной 200…500 мм на специальные литейные площадки или в тарпециевидные ямы-траншеи. При выдерживании в течение 2…3 ч. на открытом воздухе температура расплава в слое снижается до 800° С, и шлак кристаллизуется. Затем он охлаждается водой, что приводит к развитию в слое шлака многочисленных трещин. Шлаковые массивы на литейных площадках или в траншеях разрабатываются эскаваторами с последующим дроблением.
Литой шлаковый щебень характеризуется высокими морозо и жаростойкостью, а также сопротивлением истиранию. Стоимость его в 3…4 раза ниже, чем щебня из природного камня.
Шлаковая пемза (тормозит) – одно из наиболее эффективных видов искусственных пористых заполнителей. Ее получаю поризацией шлаковых расплавов в результате их быстрого охлаждения водой, воздухом или паром, а также воздействием минеральных газообразователей. Из технологических способов получения шлаковой пемзы наиболее часто применяются бассейновый, струйный и гидроэкранный способы.
Топливные шлаки и золы являются лучшим сырьем для производства искусственного пористого заполнителя – аглопорита. Это обусловлено, во-первых, способностью золошлакового сырья так же, как глинистых пород и других алюмосиликатных материалов, спекаться на решетках агломерационных машин, во-вторых, содержанием в нем остатка топлива, достаточных для процесса агломерации. При использовании обычной технологии аглопорит получают в виде щебня из песка. Из зол ТЭС можно получать и аглопоритовый гравий, имеющий высокие технико-экономические показатели.
Главная особенность технологии аглопоритового гравия в том, что в результате агломерации сырья образуется не спекшийся корж, а обожженные гранулы. Сущность технологии производства аглопоритового гравия заключается в получении сырцовых зольных гранул крупностью 10…20 мм, укладке их на колосники ленточной агломерационной машины слоем толщиной 200…300 мм и термической обработке.
Производство аглопритового по сравнению с обычным производством аглопорита характеризуется снижением на 20…30% расхода технологического топлива, более низким разрежением воздуха в вакуум-камерах и увеличением удельной производительности в 1,5…3 раза. Аглопоритовый гравий имеет плотную поверхностную оболочку и поэтому при практически равной объемной массе со щебнем отличается от него более высокой прочностью и меньшим водопглощением. Расчеты что замена 1 млн. м³ привозного природного щебня агдопортовым гравием из золы ТЭС лишь за счет сокращения транспортных расходов при перевозках на расстояние 500…1000 км дает экономии 2 млн. рублей. Применение аглопорита на основе зол и шлаков ТЭС позволяет получать легкие бетоны марок 50…4000 с объемной массой от 900 до 1800 кг/м³ при расходе цемента от 200 до 400 кг/м³.
Зольный гравий получают гранулированием подготовленной золошлаковой смеси или золы-уноса ТЭС с последующим спеканием и вспучиванием во вращающейся печи при температуре 1150…1250° С. На зольном гравии получают легкие бетоны с такими же примерно показателями, как и при использовании аглопоритного гравия. При производстве зольного гравия эффективны лишь вспучивающие золы ТЭС с содержанием топливных остатков не более 10%.
Глинозольный керамзит – продукт вспучивания и спекания во вращающейся печи гранул, сформированных из смеси глин и золошлаковых отходов ТЭС. Зола может составлять от 30 до 80% всей массы сырья. Введение глинистого компонента улучшает формовочные свойства шихты, способствует выгоранию остатков угля в золе, что позволяет использовать золы с повышенным содержанием несгоревшего топлива.
Объемная масса глинозольного керамзита составляет 400..6000 кг/м³, а прочность при сдавливании в стальном цилиндре 3,4…5 МПа. Главные преимущества производства глинозольного керамзита по сравнению с аглопоритом и зольным гравием – возможность использования золы ТЭС из отвалов во влажном состоянии без использования сушильных и помольных агрегатов и более простой способ формирования гранул.
в) Плавленые и искусственные каменные материалы на основе шлаков и зол
К основным направлениям переработки металлургических и топливных шлаков, а также зол наряду с производством вяжущих, заполнителей и бетонов на их основе относится получение шлаковой ваты, литых материалов и шлакоситталов, зольной керамики и силикатного кирпича.
Шлаковая вата – разновидность минеральной ваты, занимающей ведущее место среди теплоизоляционных материалов, как по объему выпуска, так и по строительно-техическим свойствам. В производстве минеральной ваты доменные шлаки нашли наибольшее применение. Использование здесь шлака вместо природного сырья дает экономию до 150 грн. на 1 т. Для получения минеральной ваты наряду с доменными применяются также ваграночные, мартеновские шлаки и шлаки цветной металлургии.
Требуемое соотношение кислотных и основных оксидов в шихте обеспечивается применением кислых шлаков. Кроме того, кислые шлаки более устойчивы против распада, недопустимого в минеральной вате. Повышение содержания кремнезема расширяет температурный интервал вязкости, т.е. разность температур, в пределах которых возможно волокнообразование. Модуль кислотности шлаков корректируется введением в шихту кислых или основных добавок.
Из расплава металлургических и топливных шлаков отливают разнообразные изделия: камни для мощения дорог и полов промышленных зданий, тюбинги, бордюрный камень, противокоррозионные плитки, трубы. Изготовление шлакового литья началось одновременно с внедрением в металлургию доменного процесса. Литые изделия из шлакового расплава экономически более выгодны по сравнению с каменным литьем, приближаясь к нему по механическим свойствам. Объемная масса плотных литых изделий из шлака достигает 3000 кг/м³, предел прочности на сжатие 500 МПа.
Шлакоситаллы – разновидность стеклокристаллических материалов, получаемых направленной кристаллизацией стекол. В отличие от других ситаллов сырьевыми материалами для них служат шлаки черной и цветной металлургии, а также золы сжигания каменного угля. Шлакоситаллы разработаны впервые в СССР. Они широко применяются в строительстве как конструкционные и отделочные материалы, обладающие высокой прочностью. Производство шлакоситаллов заключается в варке шлаковых стекол, формировании из них изделий и последующей их кристаллизации. Шихта для получения стекол состоит из шлака, песка, щелочесодержащих и других добавок. Наиболее эффективно использование огненно-жидких металлургических шлаков, что экономит до 30…40% всего тепла, затрачиваемого на варку.
Шлакоситаллы все шире применяются в строительстве. Плитами листового шлакосситалла облицовывают цоколи и фасады зданий, отделывают внутренние стены и перегородки, выполняют из них ограждения балконов и кровли. Шлакостиалл – эффективный материал для ступеней, подоконников и других конструктивных элементов зданий. Высокая износостойкость и химическая стойкость позволяют успешно применять Шлакоситаллы для защиты строительных конструкций и аппаратуры в химической, горнорудной и других отраслях промышленности.
Золошлаковые отходы ТЭС могут служить отощающими топливосодержащими добавками в производстве керамических изделий на основе глинистых пород, а также основным сырьем для изготовления зольной керамики. Наиболее широко применяют топливные золы и шлаки как добавки при производстве стеновых керамических изделий. Для изготовления полнотелого и пустотелого кирпича и керамических камней в первую очередь рекомендуется использовать легкоплавкие золы с температурой размягчения до 1200° С. Золы и шлаки, содержащие до 10% топлива, применяют как отощающие, а 10% и более – как топливосодержащие добавки. В последнем случае можно существенно сократить или исключить введение в шихту технологического топлива.
Разработан ряд технологических способов получения зольной керамики, где Золошлаковые отходы ТЭС являются уже не добавочным материалом, а основным сырьевым компонентом. Так, при обычном оборудовании кирпичных заводов может быть изготовлен зольный кирпич из массы, включающей золу, шлак и натриевое жидкое стекло в количестве 3% по объему. Последнее выполняет роль пластификатора, обеспечивая получение изделий с минимальной влажностью, что исключает необходимость сушки сырца.
Зольную керамику выпускают в виде прессованных изделий из массы, включающей 60…80% золы-уноса, 10…20% глины и друге добавки. Изделия поступают на сушку и обжиг. Зольная керамика может служить не только стеновым материалом, обладающим стабильной прочностью и высокой морозостойкостью. Она характеризуется высокой кислотостойкостью и низкой истераемостью, что позволяет изготавливать из нее тротуарные и дорожные плиты и изделия, обладающие высокой долговечностью.
В производстве силикатного кирпича зола ТЭС используется как компонент вяжущего или заполнителя. В первом случае расход ее достигает 500 кг., во втором – 1,5…3,5 т. на 1 тыс. шт. кирпича. При введении угольной золы расход извести снижается на 10…50%, а сланцевые золы с содержанием CaO+MgO до 40…50% могут полностью заменить известь в силикатной массе. Зола в известково-зольном вяжущем является не только активной кремнеземистой добавкой, но и способствует пластификации смеси и повышению в 1,3…1,5 раза прочности сырца, что особенно важно для обеспечения нормальной работы автоматов-укладчиков.
г) Золы и шлаки в дорожно-строительных и изоляционных материалах
Крупнотоннажным потребителем топливных зол и шлаков является дорожное строительство, где золы и золошлаковые смеси используют для устройства подстилающих и нижних слоев оснований, частичной замены вяжущих при стабилизации грунтов цементом и известью, как минеральный порошок в асфальтовых бетонах и растворах, как добавки в дорожных цементных бетонах.
Золы, полученные при сжигании углей и горючих сланцев, применяются в качестве наполнителей кровельных и гидроизоляционных мастик. Золошлаковые смеси в дорожном строительстве применяют неукрепленными и укрепленными. Неукрепленные золошлаковые смеси используют в основном в качестве материала для устройства подстилающих и нижних слоев оснований дорог областного и местного значения. При содержании не более 16% пылевидной золы их применяют для улучшения грунтовых покрытий, подвергаемых поверхностной обработке битумной или дегтевой эмульсией. Конструктивные слои дорог можно выполнить из золошлаковых смесей с содержанием золы не более 25…30%. В гравийно-щебеночных основаниях в качестве уплотняющей добавки целесообразно применять золошлаковую смесь с содержанием пылевидной золы до 50%, Содержание несгоревшего угля в топливных отходах ТЭС, применяемых для возведения дорог, не должно превышать 10%.
Также как и природные каменные материалы относительно высокой прочности, золошлаковые отходы ТЭС служат для изготовления битумоминеральных смесей, применяемых для создания конструктивных слоев дорог 3-5 категорий. Из топливных шлаков, обработанных битумом или дегтем (до 2% по массе), получают черный щебень. Смешивая подогретую до 170…200° С золу с 0,3…2% раствора битума в зеленом масле, получают гидрофобный порошок с объемной массой 450…6000 кг/м³. Гидрофобный порошок одновременно может выполнять функции гидро- и теплоизоляционного материала. Распространено применение зол в качестве наполнителя мастик.
д) Материалы на основе шламов металлургических производств
Для производства строительных материалов промышленное значение имеют нефелиновые, бокситовые, сульфатные, белые и многокальциевые шламы. Объем одних лишь нефелиновых шламов, пригодных для использования, составляет ежегодно свыше 7 млн.т.
Основным направлением применения шламовых отходов металлургической промышленности являются изготовление бесклинкерных вяжущих, материалов на их основе, получение портландцемента и смешенных цементов. В промышленности особенно широко используется нефелиновый (белитовый) шлам, получаемый при извлечении глинозема из нефелиновых пород.
Под руководством П.И. Баженова разработана технология изготовления нефелинового цемента и материалов на его основе. Нефелиновый цемент является продуктом совместного помола или тщательного перемешивания предварительного измельченных нефелинового шлама (80…85%), извести или другого активизатора, например портландцемента (15…20%) и гипса (4…7%). Начало схватывания нефелинового цемента должно наступать не ранее чем через 45 мин., конец – не позднее чем через 6ч. после его затворения, Его марки 100, 150, 200 и 250.
Нефелиновый цемент является эффективным для кладочных и штукатурных растворов, а также для бетонов нормального и особенно автоклавного твердения. ПО пластичности и времени схватывания растворы на нефелиновом цементе близки к известково-гипсовым растворам. В бетонах нормального твердения нефелиновый цемент обеспечивает получение марок 100…200, в автоклавных – марок 300…500 при расходе 250…300 кг/м³. Особенностями бетонов на нефелиновом цементе является низкая экзометрия, что важно учитывать при строительстве массивных гидротехнических сооружений, высокое сцепление со стальной арматурой после автоклавной обработки, повышенная стойкость в минерализованных водах.
Близким по составу к нефелиновому цементу являются вяжущие на основе бокситового, сульфатного и других шламов металлургических производств. Если значительная часть этих минералов гидратирована, для проявления вяжущих свойств шламов необходима их сушка в интервале 300…700° С. для активизации этих вяжущих целесообразно введение добавок извести и гипса.
Шламовые вяжущие относятся к категории местных материалов. Наиболее рационально применять их для изготовления изделий автоклавного твердения. Однако они могут, применятся и в строительных растворах, при отделочных работах, изготовлении материалов с органическими заполнителями, например фибролита. Химический состав ряда металлургических шламов позволяет применять их в качестве основного сырьевого компонента портландцементного клинкера, а также активной добавки в производстве портландцемента и смешанных цементов.
е) Применение горелых пород, отходов углеобогащения, добычи и обогащения руд
Основная масса горелых пород является продуктом обжига пустых пород, сопутствующих месторождениям каменных углей. Разновидностями горелых пород являются глиежи – гилинстые и глинисто-песчанные породы, обожженные в недрах земли при подземных пожарах в угольных пластах, и отвальные, перегоревши шахтные породы.
Возможности применения горелых пород и отходов углеобогащения в производстве строительных материалов весьма разнообразны. Горелые породы, как и другие обожженные глинистые материалы, обладают активностью по отношению к извести и используются в роли гидравлических добавок в вяжущих известково-пуццоланового типа, портландцементе, пуццолановом портландцементе и автоклавных материалах, Высокая адсорбционная активность и сцепление с органическими вяжущими позволяют применять их в асфальтовых и полимерных композициях. Естественно, обжигаемые в недрах земли или в терриконах угольных шахт горелые породы – аргиллиты, алевролиты и песчаники – имеют керамическую природу и могут, применятся в производстве жаростойких бетонов и пористых заполнителей. Некоторые горелые породы являются легкими нерудными материалами, что обусловливает их использование как заполнителей для легких растворов и бетонов.
Отходы углеобогащения – ценный вид минералогического сырья, в основном используемый в производстве стеновых керамических материалов и пористых заполнителей. По химическому составу отходы углеобогащения близки к традиционному глинистому сырью. В роли вредной примеси в них выступает сера, содержащаяся в сульфатных Ии сульфидных соединениях. Теплотворная способность их колеблется в широких пределах – от 3360 до 12600 кДж\кг и более.
в производстве стеновых керамических изделий отходы углеобогащения применяют как отощающую или выгорающую топливосодержащую добавку. До введения в керамическую шихту кусковые отходы дробят. Предварительное дробление не требуется для шлама размером частиц менее 1мм. Шлам предварительно подсушивается до влажности 5…6%. Добавка отходов при получении кирпича пластическим способом должна составлять 10…30%. Введение оптимального количества топливо содержащей добавки в результате более равномерного обжига значительно улучшает прочностные показатели изделий (до 30…40%), экономит топливо (до30%), исключает необходимость введения в шихту каменного угля, повышает производительность печей.
Возможно применение шлама углеобогащения сравнительно высокой теплотворной способности (18900…21000кДж/кг) в качестве технологического топлива. Он не требует дополнительного дробления, хорошо распределяется по садке при засыпке через топливные отверстия, что способствует равномерному обжигу изделий, а главное намного дешевле угля.
Из некоторых разновидностей отходов обогащения каменного угля можно производить не только аглопорит, но и керамзит. Ценным источником нерудных материалов являются попутно добываемые породы горнодобывающих отраслей промышленности. Основным направлением утилизации этой группы отходов является производство прежде всего заполнителей бетонов и растворов, дорожно-строительных материалов, бутового камня.
Строительный щебень получают из попутных пород при добыче железной и других руд. Высококачественным сырьем для производства щебня являются безрудные железистые кварциты: роговики, кварцитовые и кристаллические сланцы. Щебень из попутных пород при добычи железной руды получают на дробильно-сортировочных установках, а также сухой магнитной сепарацией.
3. Опыт применения отходов химико-технологических производств и переработки древесины
а) Применение шлаков электротермического производства фосфора
Важным источником строительного сырья являются также сельскохозяйственные отходы растительного происхождения. Ежегодный выход, например, отходов стеблей хлопчатника составляет около 5 млн. т. в год, а льняной костры более 1 млн. т.
Отходы древесины образуются на всех стадиях ее заготовки и переработки. К ним относятся ветви, сучья, вершины, откомплевки, козырьки, опилки, пни, корни, кора и хворост, в сумме составляющие около 21% всей массы древесины. При переработке древесины на пиломатериалы выход продукции достигает 65%, остальная часть образует отходы в виде горбыля (14%), опилок (12%), срезок и мелочи (9%). При изготовлении из пиломатериалов строительных деталей, мебели и других изделий возникают отходы в виде стружки, опилок и отдельных кусков древесины – срезок, составляющих до 40% массы переработанных пиломатериалов.
Наибольшее значение для производства строительных материалов и изделий имеют опилки, стружка и кусковые отходы. Последние используют как непосредственно для изготовления клееных строительных изделий, так и переработки на технологическую щепу, а затем стружку, дробленку, волокнистую массу. Разработана технология получения строительных материалов из коры и одубины – отхода производства дубильных экстрактов.
Фосфорные шлаки - это побочный продукт производства фосфора термическим способом в электропечах. При температуре 1300…1500° С фосфат кальция взаимодействует с углеродом кокса и кремнеземом, в результате чего образуется фосфор и шлаковый расплав. Шлак сливается из печей в огненно-жидком состоянии и гранулируется мокрым способом. На 1 т. фосфора приходится 10…12т шлака. На крупных химических предприятиях получают до двух млн. т. шлака в год. Химический состав фосфорных шлаков близок к составу доменных.
Из фосфорно-шлаковых расплавов можно получать шлаковую пемзу, вату и литые изделия. Шлаковую пемзу получают по обычной технологии без изменения состава фосфорных шлаков. Она имеет объемную насыпную массу 600…800 кг/м³ и стекловидную мелкопористую структуру. Фосфорно-шлаковая вата характеризуется длинными тонкими волокнами и объемной массой 80…200 кг/м³. Фосфорно-шлаковые расплавы могут перерабатывается в литой щебень по траншейной технологии, применяемой на металлургических предприятиях.
б) Материалы на основе гипссодержащих и железистых отходов
Потребность промышленности строительных материалов в гипсовом камне в настоящее время превышает 40 млн.т. В то же время потребность в гипсовом сырье может быть в основном удовлетворенна за счет гипссодержащих отходов химической, пищевой, лесохимической промышленности. В 1980 г. в нашей стране выход отходов и побочных продуктов, содержащих сульфаты кальция, достиг примерно 20 млн. т в год, в том числе фосфогипса – 15,6 млн. т.
Фосфогипс - отходсернокислотной обработки апатитов или фосфоритов в фосфорную кислоту или концентрированные фосфорные удобрения. Он содержит 92…95% двуводного гипса с механической примесью 1…1,5% пятиокиси фосфора и некоторого количества других примесей. Фосфогипс имеет вид шлама влажностью 20…30% с высоким содержанием растворимых примесей. Твердая фаза шлама тонкодисперсная и более чем на 50% состоит из частиц размером менее 10мкм. Стоимость транспортирования и хранения фосфогипса в отвалах составляет до 30% общей стоимости сооружений и эксплуатации основного производства.
При производстве фосфорной кислоты способом экстракции по полугидратной схеме отходом является фосфополугидрат сульфата кальция, содержащий 92…95% - основного компонента высокопрочного гипса. Однако наличие на поверхности кристаллов полугидрата пассивирующих пленок заметно сдерживает проявление вяжущих свойств у этого продукта без специальной его технологической обработке.
При обычной технологии гипсовые вяжущие на основе фосфогипса низкокачественны, что объясняется высокой водопотребностью фосфогипса, обусловленной большой пористостью полугидрата в результате наличия крупных кристаллов в исходном сырье. Если водопотребность обычного строительного гипса 50…70%, то для получения теста нормальной густоты из фосфогипсового вяжущего без дополнительной обработки требуется воды 120…130%. Отрицательно влияют на строительные свойства фосфогипса и содержащиеся в нем примеси. Это влияние несколько снижается при домоле фосфогипса и формирования изделий методом виброукладки. В этом случае качество фосфогипсового вяжущего повышается, хотя и остается ниже, чем строительного гипса из природного сырья.
В МИСИ на основе фосфогипса получено композиционное вяжущее повышенной водостойкости, содержащее 70…90% α-полугидрата, 5…20% портландцемента и 3…10% пуццолановых добавок. При удельной поверхности 3000…4500 см²/г водопотребность вяжущего составляет 35…45%, схватывание начинается через 20…30 мин, кончается через 30…60 мин., предел прочности на сжатие равен 30…35 МПа, коэффициент размягчения 0,6…0,7. водостойкое вяжущее получают при гидротермальной обработке в автоклаве смеси фосфогипса, портландцемента и добавок, содержащих активный кремнезем.
В цементной промышленности Фосфогипс применяют как минерализатор при обжиге клинкера и вместо природного гипса как добавку для регулирования схватывания цемента. Добавка 3…4% в шлам позволяет увеличить коэффициент насыщения клинкера с 0.89…0,9 до 0,94…0,96 без снижения производительности печей, повысить стойкость футеровки в зоне спекания вследствие равномерного образования устойчивой обмазки и получить легко размалываемый клинкер. Установлена пригодность фосфогипса для замены гипса при помоле цементного клинкера.
Широкое применение фосфогипса как добавки в производстве цемента возможно лишь при его подсушке и гранулировании. Влажность гранулированного фосфогипса не должна превышать 10…12%. Сущность основной схемы гранулирования фосфогипса заключается в обезвоживании части исходного фосфогипсового шлама при температуре 220…250° С до состояния растворимого ангидрида с последующим смешиванием его с остальной частью фосфогипса. При смешении фосфоангидрида с фосфогипсом во вращающемся барабане обезвоженный продукт гидратируется за счет свободной влаги исходного материала, и в результате образуются твердые гранулы двуводногофосфогипса. Возможен и другой метод гранулирования фосфогипса – с упрочняющей добавкой пиритных огарков.
Кроме производства вяжущих и изделий на их основе известны и другие пути утилизации гипссодержащих отходов. Опыты показали, что добавкадо 5% фосфогипса в шихту при производстве кирпича интенсифицирует процесс сушки и способствует повышению качества изделий. Объясняется это улучшением керамико-технологических свойств глиняного сырья за счет присутствия основного компонента фосфогипса – двуводного сульфата кальция.
Из железистых отходов наиболее широко применяются пиритные огарки . В частности в производстве портландцементного клинкера их используют как корректирующую добавку. Однако огарки, расходуемые в цементной промышленности, составляют лишь небольшую часть их общего выхода на предприятиях по производству серной кислоты, потребляющих в качестве основного исходного сырья серный колчедан.
Разработана технология изготовления высокожелезистых цементов. Исходными компонентами для получения таких цементов служат мел (60%) и пиритные огарки (40%). Сырьевую смесь обжигают при температуре 1220…1250º С. Высокожелезистые цементы характеризуются нормальными сроками схватывания при введении в сырьевую смесь до 3% гипса. Прочность их на сжатие в условиях водного и воздушно-влажного твердения в течении 28 сут. соответствует маркам 150 и 200, а при пропаривании в автоклавной обработке увеличивается в 2 …2,5 раза. Высокожелезистые цементы являются безусадочными.
Пиритные огарки в производстве искусственных заполнителей бетонов могут служить как добавкой, так и основным сырьем. Добавку пиритных огарков в количестве 2…4% общей массы вводят для увеличения газотворной способности глин при получении керамзита. Этому способствует распад в огарках при 700…800º С остатков пирита с образованием сернистого газа и восстановлением оксидов железа под влиянием органических примесей, присутствующих в глинистом сырье, с выделением газов. Железистые соединения, особенно в закисной форме, действуют как плавни, вызывая разжижение расплава и уменьшение температурного интервала изменения его вязкости.
Железосодержащие добавки применяют в производстве стеновых керамических материалов для снижения температуры обжига, повышения качества и улучшения цветовых характеристик. Положительные результаты дает предварительное прокаливание огарков для разложения примесей сульфидов и сульфатов, образующих при обжиге газообразные продукты, присутствие которых снижает механическую прочность изделий. Эффективно введение в шихту 5…10% огарков, особенно в сырье с низким количеством плавней и недостаточной спекаемостью.
В производстве фасадных плиток полусухим и шлинкерным способами прокаленные огарки могут добавляться в шихты в количестве от 5 до 50% по массе. Использование огарков позволяет выпускать цветные керамические фасадные плитки без дополнительного введения в глину шамота. При этом температура обжига плиток из тугоплавких и огнеупорных глин снижается на 50…100° С.
в) Материалы из отходов лесохимии и переработки древесины
Для производства строительных материалов наиболее ценным сырьем из отходов химической промышленности являются шлаки электротермического производства фосфора, гипссодержащие и известковые отходы.
К отходам зимико-технологических производств можно отнести изношенную резину и вторичное полимерное сырье, а также ряд побочных продуктов предприятий строительных материалов: цементную пыль, осадки в водоочистительных аппаратах асбестоцементных предприятий., бой стекла и керамики. Отходы составляют до 50% всей массы перерабатываемой древесины, большая часть из них в настоящее время сжигается или вывозится в отвал.
Предприятия строительных материалов, расположенные вблизи гидролизных заводов, могут успешно утилизировать лигнин – один из наиболее емких отходов лесохимии. Опыт работы ряда кирпичных заводов позволяет считать лигнин эффективной выгорающей добавкой. Он хорошо смешивается с другими компонентами шихты, не ухудшает ее формировочных свойств и не затрудняет резку бруса. Наибольший эффект его применения имеет место при сравнительно небольшой карьерной влажности глины. Запрессованный в сырец лигнин при сушке не горит. Горючая часть лигнина полностью улетучивается при температуре 350…400º С, зольность его составляет 4…7%. Для обеспечения кондиционной механической прочности обыкновенного глиняного кирпича лигнин следует вводить в формировочную шихту в количестве до 20…25% ее объема.
В производстве цемента лигнин можно использовать как пластификатор сырьевого шлама и интенсификатор измельчения сырьевой смеси и цемента. Дозировка лигнина в этом случае составляет 0,2…0,3%. Разжижающееся действие гидролизного лигнина объясняется присутствием в нем веществ фенольного характера, хорошо снижающих вязкость известняково-глинистых суспензий. Действие лигнина при помоле заключается главным образом в уменьшении слипания мелких фракций материала и их налипании на мелющие тела.
Древесные отходы без предварительной переработки (опилки, стружка) или после измельчения (щепа, дробленка, древесная шерсть) могут служить заполнителями в строительных материалах на основе минеральных и органических вяжущих, эти материалы характеризуются невысокой объемной массой и теплопроводностью, а также хорошей обрабатываемостью. Пропиткой древесных заполнителей минерализаторами и последующим смешиванием с минеральными вяжущими обеспечивается биостойкость и трудносгораемость материалов на их основе. Общие недостатки материалов на древесных заполнителях – высокое водопоглащение и сравнительно низкая водостойкость. По назначению эти материалы делятся на теплоизоляционные и конструктивно-теплоизоляционные.
Главными представителями группы материалов на древесных заполнителях и минеральных вяжущих являются арболит, фибролит и опилкобетоны.
Арболит - легкий бетон на заполнителях растительного происхождения, предварительно обработанных раствором минерализатора. Он применяется в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве в виде панелей и блоков для возведения стен и перегородок, плит перекрытий и покрытий зданий, теплоизоляционных и звукоизоляционных плит. Стоимость зданий из арболита на 20…30% ниже чем из кирпича. Арболитовые конструкции могут эксплуатироваться при относительной влажности воздуха помещений не более 75%. При большой влажности требуется устройство пароизоляционного слоя.
Фибролит в отличие от арболита в качестве заполнителя и одновременно армирующего компонента включает древесную шерсть – стружку длинной от 200 до 500 мм., шириной 4…7 мм. и толщиной 0,25…0,5 мм. Древесную шерсть получают из неделовой древесины хвойных, реже лиственных пород. Фибролит отличается высокой звукопоглащаемостью, легкой обрабатываемостью, гвоздимостью, хорошим сцеплением со штукатурным слоем и бетоном. Технология производства фибролита включает приготовление древесной шерсти, обработки ее минерализатором, смешиванием с цементом, прессование плит и их термическую обработку.
Опилкобетоны – это материал на основе минеральных вяжущих и древесных опилок. К ним относятся ксилолит, ксилобетон и некоторые другие материалы, близкие к ним по составу и технологии.
Ксилолитом называется искусственный строительный материал, полученный в результате твердения смеси магнезиального вяжущего и древесных опилок, затворенной раствором хлорида или сульфата магния. В основном ксилолит применяется для устройства монолитных или сборных покрытий пола. Преимущества ксилолитовых полов – относительно небольшой коэффициент теплоусвоения, гигиеничность, достаточная твердость, низкая истираемость, возможность разнообразной цветной окраски.
Ксилобетоны - разновидность легкого бетона, заполнителем которого служат опилки, а вяжущим – цемент или известь и гипс, ксилобетон при объемной массе 300…700 кг/м³ и прочности на сжатии 0,4…3 МПа применяют как теплоизоляционный, а при объемной массе 700…1200 кг/м³ и прочности на сжатие до 10 МПА – как конструктивно-теплоизоляционный материал.
Клееная древесина относится к наиболее эффективным строительным материалам. Она может быть слоистой или полученной из шпона (фанера, древеснослоистые пластики); массивной из кусковых отходов лесопиления и деревообработке (панели, шиты, брусья, доски) и комбинированной (столярные плиты). Преимущества клееной древесины – низкая объемная масса, водостойкость, возможность получения из маломерного материала изделий сложной формы, крупных конструктивных элементов. В клееных конструкциях ослабляется влияние анизотропности древесины и его пороков, они характеризируется повышенной глиностойкостью и низкой возгораемостью, не подвержены усушке и короблении. Клееные деревянные конструкции по срокам и трудозатратам при возведении зданий, стойкости при возведении агрессивной воздушной среды часто успешно конкурируют со стальными и железобетонными конструкциями. Их применение эффективно при возведении сельскохозяйственных и промышленных предприятий, выставочных и торговых павильонов, спортивных комплексов, зданий и сооружений сборно-разборного типа.
Древесно-стружечные плиты – это материал, полученный горячим прессованием измельченной древесины, смешанной со связующими веществами – синтетическими полимерами. Преимуществами этого материала являются однородность физико-механических свойств в различных направлениях, сравнительно небольшие линейные изменения при переменной влажности, возможность высокой механизации и автоматизации производства.
Строительные материалы на основе некоторых отходов древесины могут изготавливаться без применения специальных вяжущих. Частицы древесины в таких материалах связываются в результате сближения и переплетения волокон, их когезионной способности и физико-химических связей, возникающих в процессе обработки пресс-массы при высоких давлении и температуры.
Без применения специальных связующих получают древесно-волокнистые плиты.
Древесно-волокнистые плиты – материал, формируемый из волокнистой массы с последующей тепловой обработкой. Примерно 90% всех древесно-волокнистых плит изготовляют из древесины. Исходным сырьем служат неделовая древесина и отходы лесопильного и деревообрабатывающего производств. Плиты можно получать из волокон лубяных растений и из другого волокнистого сырья, обладающего достаточной прочностью и гибкостью.
В группу древесных пластиков входят: Древесно-слоистые пластики – материал из листов шпона, пропитанных синтетическим полимером резольного типа и склеенных в результате термической обработки давлением, лигноуглеводные и пьезотермопластики, производимые из древесных опилок высокотемпературной обработкой пресс-массы без ввода специальных вяжущих. Технология лигноуглеводных пластиков состоит из подготовки, сушки и дозировки древесных частиц, формования ковра, холодной его подпрессовке, горячего прессования и охлаждения без снятия давления. Область применения лигноуглеводных пластиков такая же, как древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит.
Пьезотермопластики могут изготавливаются из опилок двумя способами – без предварительной обработки и с гидротермальной обработкой исходного сырья. По второму способу кондиционные опилки обрабатываются в автоклавах паром при температуре 170…180º С и давлении 0,8…1 МПа в течении 2 ч. Гидролизованная пресс-масса частично высушивается и при определенной влажности последовательно подвергается холодному и горячему прессованию.
Из пьезотермопластиков выпускают плитки для пола толщиной 12мм. Исходным сырьем могут служить опилки или измельченная древесина хвойных и лиственных пород, льняная или конопляная костра, камыш, гидролизный лигнин, одубина.
г) Утилизация собственных отходов в производстве строительных материалов
Опыт предприятий Крымской автономной республики, разрабатывающих известняк-ракушечник для получения стенового штучного камня, показывает эффективность изготовления из отходов камнепиления ракушечно-бетонных блоков. Блоки формируются в горизонтальных металлических формах с откидными бортами. Дно формы покрывается раствором из ракушечника толщиной 12..15 мм для создания внутреннего фактурного слоя. Форма заполняется крупнопористым или мелкозернистым бетоном из ракушечника. Фактура внешней поверхности блоков может создаваться специальным раствором. Ракушечно-бетонные блоки применяют для кладки фундаментов и стен при строительстве производственных и жилых зданий.
В производстве цемента в результате переработки тонкодисперсных минеральных материалов образуется значительное количество пыли, Общее количество улавливаемой пыли на цементных заводах может составлять до 30% всего объема выпускаемой продукции. До 80% всего количества пыли выбрасывается с газами клинкерообжигательных печей. Пыль, выносимая из печей, является полидесперсным порошком, содержащим при мокром способе производства 40…70, а при сухом – до 80% фракций размером менее 20мкм. Минералогическими исследованиями установлено, что в составе пыли содержится до 20% клинкерных минералов, 2…14% свободной окиси кальция и от 1 до 8% щелочей. Основная масса пыли состоит из смеси обожженной глины и неразложившегося известняка. Состав пыли существенно зависит от типа печей, вида и свойств применяемого сырья, способа улавливания.
Основным направлением утилизации пыли на цементных заводах является использование ее в самом процессе производства цемента. Пыль из пылеосадительных камер возвращается во вращающуюся печь вместе со шламом. Основное же количество свободной окиси кальция, щелочей и серного ангидрида. Добавка 5…15% такой пыли к сырьевому шламу вызывает его коагуляцию и уменьшение текучести. При повышенном содержании в пыли щелочных окислов также снижается качество клинкера.
Асбестоцементные отходы содержат большое количество гидратированных цементных минералов и асбеста. При обжиге в результате обезвоживании гидратных составляющих цемента и асбеста они приобретают вяжущие свойства. Оптимальная температура обжига находится в интервале 600…700º С. В этом температурном диапазоне завершается дегидратация гидросиликатов, разлагается асбест и образуется ряд минералов, способных к гидравлическому твердению. Вяжущие с выраженной активностью можно получить смешиванием термически обработанных асбестоцементных отходов с металлургическим шлаком и гипсом. Из асбестоцементных отходов изготавливают облицовочные плитки и плитки для пола.
Эффективным видом вяжущего в композициях из асбестоцементных отходов является жидкое стекло. Облицовочные плиты из смеси высушенных и измельченных в порошок асбестоцементных отходов и раствора жидкого стекла плотностью 1,1…1,15 кг/см³ получают при удельном давлении прессования 40…50 МПа. В сухом состоянии эти плиты имеют объемную массу 1380…1410 кг/м³, предел прочности на изгиб 6,5…7 МПа, на сжатие 12…16 МПа.
Из отходов асбестоцементного можно изготавливать теплоизоляционные материалы. Изделия в виде плит, сегментов и скорлуп получают из обожженных и измельченных отходов с добавкой извести, песка и газообразователей. Газобетон на основе вяжущих из асбестоцементных отходов имеют прочность на сжатие 1,9…2,4 МПа и объемную массу 370…420 кг/м³. Отходы асбестоцементной промышленности могут служить наполнителями теплых штукатурок, асфальтовых мастик и асфальтовых бетонов, а также заполнителями бетонов с высокой ударной вязкостью.
Стекольные отходы образуются как при производстве стекла, так и при использовании стеклоизделий на строительных объектах и в быту. Возврат стеклобоя в основной технологический процесс производства стекла является основным направлением его утилизации.
Из порошка стекольного боя с газообразователями спеканием при 800…900° получают один из наиболее эффективных теплоизоляционных материалов – пеностекло. Плиты и блоки из пеностекла имеют объемную массу 100…300 кг/м³, теплопроводность 0,09…0,1 Вт и предел прочности на сжатие 0,5…3 МПа.
В смеси с пластичными глинами стекольный бой может служить основным компонентом керамических масс. Изделия из таких масс изготавливают по полусухой технологии, их отличает высокая механическая прочность. Введение стекольного боя в керамическую массу снижает температуру обжига и повышает производительность печей. Выпускают стеклокерамические плитки из шихты, включающей от 10 до 70% боя стекла, измельченного в шаровой мельнице. Массу увлажняют до 5…7%. Плитки прессуют, сушат и обжигают при 750…1000º С. Водопоглащение плиток – не более 6%. морозостойкость более 50 циклов.
Битое стекло также применяют как декоративный материал в цветных штукатурках, молотые стекольные отходы можно использовать как присыпку по масляной краске, абразив – для изготовления наждачной бумаги и как компонент глазури.
В керамическом производстве отходы возникают на различных стадиях технологического процесса, Сушильный брак после необходимого измельчения служит добавкой для снижения влажности исходной шихты. Бой глиняного кирпича используется после дробления как щебень в общестроительных работах и при изготовлении бетона. Кирпичный щебень имеет объемную насыпную массу 800…900 кг/м³ , на нем можно получать бетоны с объемной массой 1800…2000 кг/м³, т.е. на 20% легче, чем на обычных тяжелых заполнителях. Применение кирпичного щебня эффективно для изготовления крупно пористых бетонных блоков с объемной массой до 1400 кг/м³. Количество кирпичного боя резко сократилось благодаря контейнеризации и комплексной механизации работ по погрузке и разгрузке кирпича.
4. Список литературы:
Боженов П.И. Комплексное использование минерального сырья для производства строительных материалов. – Л.-М.: Стройиздат, 1963.
Гладких К.В. Шлаки – не отходы, а ценное сырье. – М.: Стройиздат, 1966.
Попов Л.Н. Строительные материалы из отходов промышленности. – М.: Знание, 1978.
Баженов Ю.М., Шубенкин П.Ф., Дворкин Л.И. Применение промышленных отходов в производстве строительных материалов. – М.: Стройиздат, 1986.
Дворкин Л.И., Пашков И.А. Строительные материалы из отходов промышленности. – К.: Выща школа, 1989.
Репетиторство
Нужна помощь по изучению какой-либы темы?
Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку
с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.
