Ресурсосберегающие технологии в производстве строительных материалов


Ресурсосберегающие технологии в производстве строительных материалов

Многие техногенные образования, в частности твердые отходы предприятий лесопромышленного комплекса, металлургической и теплоэнергетической промышленности, являются ценным технологическим сырьем и могут быть вовлечены в технологический передел с целью получения композиционных материалов конструкционного назначения с последующим изготовлением из них строительных материалов гражданского и промышленного назначения.

На предприятиях лесопромышленного комплекса методы переработки древесного сырья отличаются низкой экологичностью и экономичностью. Ежегодный прирост древесных отходов при механической переработке древесного сырья на лесопромышленных предприятиях Свердловской области достигает 650 тыс. м3, что составляет примерно 40 % от объема перерабатываемой древесины.

При химической переработке древесины многотоннажным техногенным образованием является гидролизный лигнин, которого на трех гидролизных предприятиях Свердловской области ежегодно образуется более 3000 т. Такие отходы в настоящее время не нашли широкого промышленного применения, более 60 % образующихся древесных отходов и около 80 % гидролизного лигнина не подвергается утилизации и направляется в отвалы.

В металлургической промышленности, в частности в производствах металлического магния, образуются магнийсодержащие шламы, являющиеся сегодня не утилизируемым отходом. На двух уральских заводах (АОЗТ "АВИСМА", г. Березники и ОАО "Соликамский магниевый завод", г. Соликамск) на стадии обезвоживания обогащенного карналлита (исходного сырья для производства металлического магния электролитическим способом) ежегодно образуется более 14 тыс. т шлама, складируемого в шламохранилище.

Предприятия теплоэнергетической промышленности, работающие на твердом природном углеводородном топливе, являются источником промышленного отхода, получившего техническое название микросферы, являющегося составной частью каменноугольной золы. Микросферы представляют собой сферические частички, заполненные внутри молекулярным азотом и оксидом кремния, благодаря чему могут значительно улучшать теплофизические свойства композиционных материалов и изделий на их основе.

Складирование рассматриваемых промышленных отходов требует отведение больших земельных площадей, значительных финансовых расходов на их транспортировку и платежей за их размещение, следствием которого является загрязнение окружающей среды. Кроме того, из полезного использования выводится огромное количество вторичного ресурса, утилизация которого может обеспечить строительную индустрию экологически чистым, конкурентоспособным строительным материалом.

С точки зрения принципа рационального природопользования, в основе которого лежит полное использование природного ресурса и доведение неиспользованных отходов производства до такого состояния, при котором они могут быть ассимилированы экологическими системами, рекуперация не утилизируемых промышленных отходов требует разработки специальных технологических схем.

Нами разработана ресурсосберегающая технология приготовления древесно-минеральных композиционных материалов конструкционного назначения, основанная на использовании в качестве исходных компонентов вышеперечисленных промышленных отходов. Измельченные древесные отходы использованы в качестве дисперсного растительного наполнителя, шламы карналлитовых хлораторов, содержащие в своем составе достаточное количество активных оксида магния (MgO) и хлорида магния (MgCI2) для образования магнезиальных цементов (цемента Сореля), в качестве магнезиального вяжущего и затворителя одновременно, а микросферы в качестве пластифицирующей добавки. Такие древесно-минеральные композиции пригодны для производства строительных, тепло - и звукоизолирующих материалов и магнезиальных полов.

Использование измельченных древесных отходов для получения композиционных материалов на минеральном вяжущем с последующим изготовлением из них древесных плит 1, стеновых профильных деталей 2, 3, применяемых в малоэтажном домостроении, известно. Однако такие технологии широкого промышленного распространения не получили. Основной причиной является применение в технологии производства стеновых профильных деталей товарного каустического магнезита в качестве минерального вяжущего и природного минерала - бишофита в качестве затворителя. Получаемый строительный материал обладает высоким значением плотности и низкими теплофизическими свойствами. Кроме того высокая отпускная цена на каустический магнезит делает этот материал, несмотря на его положительные качества (экологически чистый, огнестоек и биостоек), не конкурентоспособным на рынке строительных материалов.

Используя предварительно подготовленные магнийсодержащие металлургические шламы в качестве минерального вяжущего, микросферы в качестве пластифицирующей добавки, древесные отходы в качестве наполнителя для приготовления древесно-минеральной композиции нам удалось значительно улучшить некоторые эксплуатационные характеристики строительного древесно-конструкционного материала, полученного на основе данной композиции: в два раза снизить плотность строительного материала и, примерно, в три раза уменьшить коэффициент теплопроводности.

Работа по практическому использованию рассматриваемых в настоящем сообщении промышленных отходов для производства строительных материалов с улучшенными теплофизическими свойствами и магнезиальных полов различного назначения доведена до практического внедрения.

Разработаны способ и состав композиционной смеси для изготовления строительных древесно-конструкционных и тепло - и звукоизолирующих материалов 4-6, разработаны и утверждены технические условия на магнезиальный порошок вяжущий из шлама карналлитовых хлораторов и на строительные древесно-конструкционные материалы из промышленных отходов для малоэтажного домостроения и тепло - и звукоизолирующих изделий. Разработан рабочий проект производства СДКМ производительностью 7,5 тыс. м3/год и рабочая конструкторская документация на изготовление технологической линии для данного производства.

На опытно-промышленной установке наработано 20 т магнезиального порошка вяжущего из магнийсодержащего шлама, что позволило отработать технологический процесс производства строительного материала и испытать его физико-механические характеристики.

Строительный материал, получаемый из техногенных образований, является конкурентоспособным как по своим физико-механическим свойствам, так и по стоимости, при этом он обладает высокой технологичностью при сборке строений. Затраты на возведения 1 м2 стеновой поверхности из СДКМ в 2,5 раза ниже, чем из кирпича в пересчете на эквивалентную теплопроводность.

Ресурсосберегающий подход при вовлечении техногенных образований в дальнейший технологический передел в качестве исходного сырья вполне очевиден. Наши расчеты показывают, что утилизация только измельченных древесных отходов, не требующих предварительной подготовки к работе, количество которых на предприятиях Свердловской области составляет 220 тыс. м3 в год, позволит получить около 200 тыс. м3 экологически чистого, доступного по цене широким слоям населения строительного материала, из которого можно построить порядка 6 тысяч индивидуальных двухэтажных коттеджа, общей площадью каждого 100 м2.

Для развития и широкого внедрения подобных производств сегодня имеются неограниченные возможности, поскольку ресурсы таких техногенных образований, в частности на предприятиях лесопромышленного комплекса, только в Свердловской области позволяют создать 25-30 предприятий производительностью от 6 до 10 тыс. м3 строительного материала ежегодно.

Ресурсная база магнийсодержащих промышленных отходов, используемых в качестве магнезиального вяжущего, может быть значительно расширена за счет переработки отходов, образующихся при обогащении хризотил-асбестовых руд.

На ОАО Ураласбест ежегодно образуется более 10 млн т серпентинитовых отходов с высоким содержанием в них магния, что делает эти отходы весьма перспективными для организации производства различных магнийсодержащих товарных продуктов.

Химический состав этих отходов позволяет без больших капитальных затрат перерабатывать их с получением таких товарных продуктов, как растворы хлорида магния различной концентрации и оксида магния высокой чистоты (99,5 %), используемого в качестве магнезиального вяжущего.

Настоящая работа выполнялась в 2000 и 2001 г. г. при финансовой поддержке научно-технической программы Минобразования РФ Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям по науки и технике по разделу Проблемы техногенных образований и использования промышленных и бытовых отходов.

Литература

    1. Рябков В. М., Леонов А. А., Фаренюк Р. М. Древесные плиты на минеральном вяжущем.- М.: Лесн. пром-сть, 1980.-40с. 2. Патент №15653441 СССР. Способ изготовления профильных деталей и линия для его осуществления. // Бирюков М. В. 1988. 3. Липунов И. Н., Власов П. С., Василенко Л. В. и др. Эколого-экономические и социальные аспекты утилизации древесных отходов предприятий лесного комплекса Свердловской области. Сб. "Экологические проблемы и химические технологии". - Екатеринбург, УГЛТА, 2000. c.142-151. 4. Патент РФ на изобретение №2162828. Состав композиционной смеси для изготовления строительных древесно-композиционных материалов. //Липунов И. Н., Тетюхин В. В., Беседин В. А. и др. Бюл. №4 от 10.02.2001. 5. Патент РФ на изобретение №2163541. Способ и состав для изготовления тепло - и звукоизолирующих древесно-композиционных материалов. //Липунов И. Н., Юпатов А. А., Василенко Л. В. и др. Бюл. №6 от 27.02.2001. 6. Патент РФ на изобретение №2163542. Способ и состав для изготовления строительных древесно-композиционных материалов. //Липунов И. Н., Тетюхин В. В., Беседин В. А. и др. Бюл. №6 от 27.02.2001.

Похожие статьи




Ресурсосберегающие технологии в производстве строительных материалов

Предыдущая | Следующая