Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Экологические аспекты утилизации карбонатных шламов в производстве строительных растворов

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УТИЛИЗАЦИИ КАРБОНАТНЫХ ШЛАМОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

 

Современное промышленное производство в основном не имеет замкнутого характера. На всех стадиях переработки из системы выбрасываются отходы в различных агрегатных состояниях. Однако при соответствующей подготовке многие отходы могут быть вновь использованы как сырье для получения промышленной продукции. Использование отходов имеет важное значение и вследствие того, что эта проблема непосредственно связана с состоянием и охраной окружающей среды.

Под полигоны для размещения отходов ежегодно отчуждается около10 тыс. га земель сельскохозяйственного значения. Значительную площадь занимают несанкционированные свалки многокомпонентных отходов, которые загрязняют почву. Процессы уничтожения и захоронения отходов, во многих случаях сопровождаются вторичным загрязнением воздушного и водного бассейнов.

Основным источником загрязнения территорий, окружающих полигон является фильтрат, мигрирующий через ложе и откосы полигона. Фильтрат, образующийся в теле полигона, представляет собой насыщенный многокомпонентный водный раствор. Сроки выхода фильтрата из тела полигона зависят от гидрологического строения участка и могут колебаться от нескольких месяцев (для песчаных грунтов) до 25 лет (для глинистых грунтов). Формирование в толще отходов фильтрата начинается при массовой влажности отходов 30%.

При функционировании полигона отходов, помимо водных мигрантов в окружающую среду поступают и аэромигранты. Так металлургические шлаки, выход которых составляет 450 кг на 1 т чугуна, и до 150 кг на 1 т стали, являются небезвредными продуктами. Гектар шлаковых отвалов отравляет, как минимум, 5 га соседних земель. В пределах нашей страны отвалы ежегодно выделяют в атмосферу 42 млн. м3 сернистого газа, 4 млн. м3 углекислого газа и 2 млн. м3 сероводорода. Кроме того, в процессе биологического разложения отходов в верхних (менее влажных) слоях тела полигона образуется биогаз, состоящий из метана с примесью газов, обладающих токсическими свойствами и неприятным запахом. Химический состав и интенсивность эмиссии биогаза носят индивидуальный характер для каждого полигона и зависят, прежде всего, от количественного и качественного состава складированных отходов, природных условий участка размещения полигона, интенсивности процессов разложения отходов в теле полигона.

Снижение риска отрицательного воздействия многокомпонентных отходов на объекты окружающей среды возможно путем их переработки с целью получения строительных материалов различного назначения. В этом случае отходы могут стать вторичными материальными ресурсами, что также важно с точки зрения ограниченности минеральных ресурсов. Так, в связи с расширением области применения извести – важнейшего строительного материала – уменьшением ее запасов, ухудшением качества природных известняков и доломитов, остро стоит проблема поиска дешевых и полноценных заменителей извести из местных материалов и отходов промышленности.

На кафедре промышленной экологии БелГТАСМ ведутся исследования по разработке технологии утилизации карбонатного шлама, образующегося при производстве силикатного кирпича в процессе автоклавирования кирпича-сырца, в строительные растворы. Карбонатные шламы представляют собой высокодисперсные смеси, обладающие развитой поверхностью частиц и, как следствие, высокой адсорбционной способностью к воде. Адсорбционно связанная вода придает шламу большую пластичность.

Для получения строительных растворов высокой активности карбонатный шлам необходимо смешивать с известью в определенных соотношениях. В табл. 1 представлены данные физико-механических испытаний растворных кубиков, которые позволяют заключить, что введение тонкодисперсного шлама позволяет получить плотный камень большой прочности.

Таблица 1

Влияние содержание карбонатного шлама

на прочность образцов при сжатии

Содержание шлама, %

0

5

10

Предел прочности на сжатие, МПа

0,6

1,6

2,6

 

Светлая окраска шламов позволяет использовать их для изготовления отделочно-декоративных растворов. Введение пигментов, например, железного сурика в количестве 1 – 10% позволяет получить оттенки розового цвета от пастельных до насыщенных тонов без снижения прочностных характеристик исследуемых образцов.

Таким образом, использование карбонатных шламов для изготовления строительных растворов позволяет сократить расход дефицитной и дорогостоящей извести, расширить ассортимент и улучшить качество растворной смеси, снизить себестоимость производимого продукта.