Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Глиноземистые цементы на основе гидроксидных осадков- как перспективный строительный материал

ГЛИНОЗЕМИСТЫЕ ЦЕМЕНТЫ НА ОСНОВЕ

ГИДРОКСИДНЫХ ОСАДКОВ - КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ

СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

 

Для организации ресурсосберегающих технологий исключительное значение имеет кооперирование предприятий коммунального хозяйства и производства строительных материалов, когда отходы одних становится сырьем для других. С целью сокращения дефицита исходного сырья при одновременном решении экологических проблем, связанных с защитой окружающей среды от загрязнения отходами, образующимися при водоочистке, были проведены исследования по использованию гидроксидных осадков природных вод для получения некоторых видов цементов.

На основании анализа патентной информации за последние годы (см. рис.) подтвердилась тенденция создания поликомпонентных добавок с комплексом корректирующих свойств на основе многотоннажных, в основном промышленных, отходов.

Многие техногенные отходы по своему составу и свойствам близки к природному сырью. Использование упомянутых отходов позволит покрыть свыше 25% потребности в сырьевых ресурсах или на 10...30% снизить затраты по изготовлению строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья. Итак: из техногенных отходов можно создавать новые строительные материалы с заданными высокими технико-экономическими показателями.

Классификация техногенных отходов и попутных продуктов по агрегатному состоянию (по П.И. Боженову) позволяет оценить возможные направления их использования. Для определения конкретных областей применения этих продуктов необходима химико-технологическая характеристика в качестве которой предложен коэффициент основности силикатов (зависимость 1)

 

(1)

 

Расчет шихт из разных видов сырья по коэффициенту основности позволит наметить пути использования разнообразных попутных продуктов (шлаков, зол, шламов и др.) без проведения длительных дорогостоящих экспериментов.

Таким образом, анализ химического и минерального состава осадков показывает, что последние приближаются к сырью, используемому при производстве строительных материалов.

Наиболее перспективным направлением утилизации осадков с большим содержанием гидроксида алюминия является их добавление при производстве глиноземистого цемента. Такой цемент характеризуется высокими технологическими свойствами и относится к быстротвердеющим цементам с высокой сульфато- и химической стойкостью при воздействии агрессивных сред, жаропрочностью.

Диаграмма распределения по частоте использования различных видов корректирующих добавок

 

В качестве сырьевого материала был использован гидроксидный осадок, полученный при реагентной очистке природных вод на Северной водопроводной станции г. Москвы. Рассматриваемый осадок отличается высоким содержанием алюминия, которое в расчете на оксид достигает 30...40%, что удовлетворяет условию, поставленному при производстве глиноземистых цементов с применением отходов. В качестве дополнительных компонентов использовались известь- «пушенка» или мел, железосодержащий отход, а в отдельных случаях смесь подшихтовывалась гидроксидом алюминия. На основе обезвоженного осадка рассчитали (в мас. частях на сухое вещество) следующие составы сырьевых смесей- осадок: известь: железосодержащий отход: гидроксид А1: №1-2:3:1:1; №2- 1:3:1:1; №3- 1:4:2:1. Для образцов сформованных из цемента всех составов характерным является непрерывное нарастание прочности. С помощью рентгенофазового анализа было установлено, что во всех образцах отсутствует минерал геленит, отрицательно влияющий на прочность глиноземистого цемента. Наилучшие прочностные свойства отмечены у образца сформованного из сырьевой смеси №1. Взяв за основу сырьевой состав №1 и заменив обезвоженный осадок на сгущенный приготовили сырьевую смесь путем перемешивания компонентов в жидком виде. Затем по известной технологии получали клинкер, цемент и далее опытные образцы, прочностные характеристики которых увеличивались несмотря на отрицательный фактор присутствия геленита. Помимо первых серий опытов были использованы осадки после их замораживания- оттаивания. Была подготовлена сырьевая смесь, содержащая 2 мас. части осадка и 1 мас. часть мела. Подготовка смеси, обжиг и формовка образцов проводились не отступая от традиционной технологии. Прочностные характеристики проиллюстрировали характерный для глиноземистого цемента спад прочности на ранних стадиях твердения с последующим ее нарастанием, однако рентгенофазовым анализом установлено наличие в цементе геленита. С целью препятствия образованию геленита в рассматриваемую сырьевую смесь дополнительно вводили 0,3 мас. части железосодержащего отхода. Прочностные характеристики образцов при этом незначительно снижались, но с сохранением тенденции постоянного роста.

1 2