Научная статья на тему 'Инновационные перспективы использования в строительстве отвальных шламов глиноземного производства'

Инновационные перспективы использования в строительстве отвальных шламов глиноземного производства Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
512
46
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Торпищев Ш.К., Торпищев Ф.Ш.

Рассмотрены стратегические технико-экономические перспективы применения в строительстве многотоннажных отвальных шламов глиноземного производства, обоснована высокая потенциальная эффективность их утилизации.Мақалада саз балшықтық өндірудің көп тонналық отвалды шламдарын құрылыста қолданудың стратегиялық технико-экономикалық жетістіктері қарастырылған. Оларды утилизациялаудың жоғары потенциалдық эффективтілігі дәлелденген.The given article considers technical and economical perspectives on constructional employment of large-tonnage moulded sludge resulted in alumina industiy. The paper also masons high potential efficiency of the sludge utilization.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Торпищев Ш.К., Торпищев Ф.Ш.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Инновационные перспективы использования в строительстве отвальных шламов глиноземного производства»

ͧ§ УДК 666.973.330.15

И ИННОВАЦИОННЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ Я ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ 1! ОТВАЛЬНЫХ ШЛАМОВ ГЛИНОЗЕМНОГО ¡I ПРОИЗВОДСТВА

Ш.К.Торпищев, Ф.Ш.Торпищев

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

¡||Í Mañanada саз балшыщтык, endipydiíf квп тонналык, отеалды

1111 шламдарын цурылыста крлданудыц стратегияльщ технико-экономикальщ

¡III OKemicmiKinepi щарастырылган. Оларды утилизациялаудыц жогары

§§¡1 потенциалдъщэффективтттдэлелденген.

Рассмотрены стратегические технико-экономические перспективы применения в строительстве многотоннажных отвальных шламов глиноземного производства, обоснована высокая потенциальная эффективность их утилизации.

The given article considers technical and economical perspectives on constructional employment of large-tonnage moulded sludge resulted in alumina industry. The paper also masons high potential efficiency of the sludge utilization.

Программа индустриально-инновационного развития Республики предполагает выявление и всемерное использование резервов народного хозяйства, в первую очередь вторичных ресурсов. Основное отличие вторичных ресурсов состоит в том, что они, будучи отходом производства для одних предприятий, являются ценным сырьем для других. Как показывает опыт, отсутствие должного внимания вопросам использования вторичных ресурсов определяет необходимость значительных капитальных вложений и эксплуатационных издержек на их удаление и хранение. К тому же, это причина дополнительных, зачастую весьма значительных, потерь в народном хозяйстве, вызываемых воздействием их на окружающую среду.

Исключительное значение имеет проблема комплексного использования мно-гогоннажных отвальных шламов (бокситового и нефелинового) глиноземного про-

изводства. Объем этого вида отходов в отвалах заводов по странам СНГ уже составляет более 900 млн.т и продолжает достаточно динамично увеличиваться. В среднем при производстве 1 тонны глинозема образуется 2-6 тонн шламовых отходов. В связи с имеющейся тенденцией к увеличению объемов производства глинозема в самой ближайшей перспективе потребуются дополнительно значительные площади под отвалы, что неизбежно приведет к сокращению площадей ценных пахотных и лесных угодий. На многих глиноземных заводах емкости шламохранилищ полностью использованы и возможности их расширения весьма проблематичны, так как окружающие территории, запроектированные под отвалы, в большинстве случаев застроены. Все труднее становится находить вблизи этих производств участки малоценных земель достаточной площади или естественные понижения местности для организации шламоотвалов. В результате удлиняются и усложняются трассы шламопроводов, а следовательно растет и стоимость их эксплуатации и содержания. Следует отметить, что сейчас постепенно теряет значение понятие «малоценные земли», т.к. мелиоративные и другие работы нивелируют качество сельхозугодий, а овраги во все больших размерах используются для образования искусственных водоемов. Удлинение шламопроводов и рост удельных и абсолютных эксплуатационных расходов по гид-рошламоудалению делают эти затраты весьма значительным элементом общих капитальных вложений и эксплуатационных расходов в производстве глинозема. Так, капитальные затраты в гидрошламоуцаление составляют в среднем 15 -19% от их общего уровня, а эксплуатационные издержки - порядка 12 -16%.

N

Кроме того, следует учитывать: шламовые отходы содержат значительное количество остаточных водорастворимых щелочных соединений, которые, просачиваясь в почву и попадая вместе с грунтовыми водами в естественные водные источники, загрязняют их и наносят непоправимый урон фауне и флоре. Необходимо также иметь в виду, что шламовые отходы некоторых глиноземных производств находятся в тонкодисперсном состоянии (размер частиц 10-25 мкм, т.е. примерно в 3-6 раз мельче зерен цемента) и являются источником загрязнения окружающей среды пылевидными частицами, эффективных способов борьбы с которыми до сих пор не придумано.

Актуальность проблемы утилизации шламов глиноземного производства диктуется необходимостью хотя бы частичного решения экологических вопросов в местах их скопления.

В то же время, значительные объемы шламохранилищ предполагают возможность организации крупных предприятий по комплексной их переработке, экономическая эффективность которой должна определяться с учетом снижения стоимости основных видов продукции (глинозема) за счет сокращения зат-

рат на транспортирование отходов, организацию и содержание отвалов, а также с учетом реализации дополнительной продукции.

Интересы народного хозяйства требуют полного и комплексного использования многогоннажных остатков как действующих глиноземных производств, так и строящихся. Решение этой задачи предполагает определение всех направлений эффективной утилизации шламовых отходов, проведения комплекса научных исследований и проектно-конструкгорских работ по всестороннему вовлечению в производство отвальных бокситовых и нефелиновых шламов и выявлению возникающих при этом прямых и обратных технико-экономических связей.

Впервые исследования нефелиновых и бокситовых шламов былы начаты в 30-е годы в лаборатории вяжущих веществ Ленинградского отделения ВИСМ и получили дальнейшее развитие в работах ГипроЦемента, НИИЦемента, ВАМИ, ЛГИ им. Ленсовета, ЛИСИ и др. В разные годы отходами этого вида, как сырьем для производства цементов, местных вяжущих и бетонов занимались П.И.Боженов, Р.В.Бейшер, А.Д.Ершов, В.Н.Ковалерова, В.Н.Кинд, Ю.М-.Слободянюк, В.С.Корнеев, Н.С.Шморгуненко, Б.П.Паримбетов, А.А.Пащенко, Е.А.Старчевская и другие.

Известные ныне способы производства глинозема можно разделить на три группы: электротермические, кислотные и щелочные.

Электротермические заключаются в плавке бокситовой руды с углем в электропечах с целью восстановления примесей и получения плавленого глинозема.

При кислотном способе сырье обрабатывается раствором кислоты или же сернистым газом; в результате образуется растворимая соль алюминия, из которой затем выделяется глинозем.

Следует отметить, что ни электротермические, ни кислотные способы не получили распространения. Наиболее широко применяются щелочные способы производства, заключающиеся в обработке руды растворами щелочей для превращения глинозема в растворимый алюминат натрия. Фильтрованием последний отделяется от остатка, носящего название «шлам». Из раствора алюмината осаждают и отфильтровывают гидрат окиси алюминия. Щелочной фильтрат в зависимости от исходного сырья или возвращается обратно в технологический передел (при использовании бокситов), или же частично выпаривается для извлечения из него щелочей (в случае применения нефелина). Полученный гидрат окиси алюминия прокаливается с целью превращения его в окись, пригодную для производства металлического алюминия.

Превратить же содержащийся в сырье глинозем в алюминат натрия при щелочном производстве можно разными способами. Наибольшее распространение в мире получил гидрохимический способ «Байера», предполагающий пер-

воначальную обработку боксита непосредственно раствором едкой щелочи (так называемый «мокрый» способ). По «сухому» способу производства руду с солями щелочных и щелочноземельных металлов спекают во вращающихся печах при температуре 1300-1350 °С, затем из полученного спека выщелачивают алюминат, который в дальнейшем подвергают разложению (способ «Яковина-Мюллера») или плавят в электропечах. «Сухой» способ («спекания») обладает большей универсальностью и позволяет получить глинозем из самого различного сырья, в том числе высококремнистого.

Генеральным направлением комплексной утилизации шламовых отходов глиноземного производства является строительство. Как известно, новая система планирования и экономического стимулирования в капитальном строительстве требует создания значительных резервов строительных материалов. Широкое вовлечение в хозяйственный оборот шламовых отходов глиноземного производства позволит в известной степени решить эту задачу, что в свою очередь, даст возможность обеспечить стройки дешевыми стройматериалами из местного сырья в соответствии с их потребностями.

Выбор направления использования шламовых отходов должен для каждого глиноземного завода, экономического района, министерства и ведомства определяться по результатам специальных технико-экономических исследований. Вместе с тем, необходимо отметить некоторые общие перспективные тенденции наиболее целесообразной, экономически и технологически обоснованной их утилизации , которые следует иметь в виду при решении этой задачи.

Бокситовые шламы, полученные при переработке бокситов методом «спекания» всегда рассматривались как материалы с высокой гидравлической активностью. Однако использование их в производстве цемента по разным причинам оказалось недостаточно эффективным. Грандиозные масштабы строительства в Республике обусловливают резкий и устойчивый рост потребности в цементе, что заставляет задуматься о разработке различных режимов его экономии.

Экономия цемента предполагает уменьшение требуемого его расхода в составе растворов и бетонов, основным условием которой является применение цементов с активностью, технически и расчетно сообразующейся с заданной прочностью бетонов и другими их качествами. Однако зачастую расходы цемента таковы, что не позволяют наиболее рационально использовать его потенциальную активность. Так, при монолитном бетонировании используются смеси повышенной подвижности (достигаемой за счет увеличенного содержания воды, а следовательно, цемента) с использованием цементов активностью в 2-3 раза превышающей марку бетона. Ввиду фактического отсутствия заводских цементов активностью менее 200-250 кг/см2 допускается еще большее

превышение марки цемента над маркой бетона.

Таким образом, при изготовлении высокомарочных бетонов отсутствие цементов. активностью в три раза превышающей марку бетона, вынуждает применять совершенную технологию приготовления и укладки бетонных смесей, а при изготовлении изделий из бетонов классов по прочности на сжатие В3,5-В7,5 (марок 50-100) на цементах активностью 30-40 МПаи выше это не обязательно, поскольку предельный расход цемента 220-200 кг/м3 смеси, назначаемый исходя из требований обеспечения необходимой связности бетонной смеси и плотности бетона, обеспечивает получение марки с большим запасом. Еще более нерациональным является применение высокоактивных цементов в кладочных растворах марок 5- и 25 и ниже.

Рекомендуемые всякого рода мероприятия по введению в бетоны и растворы тонкодисперсных минеральных добавок остаются нереализованными, и для этого имеются определенные основания:

- производство многих местных вяжущих оказываются нерентабельным по технико-экономическим показателям; кроме того, низкие показатели этих вяжущих по морозостойкости и даже по воздухостойкости (известково-пуццола-новые и т.п. цементы) также ограничивают их применение;

- инертные молотые добавки не находят широкого применения из-за нерентабельности их производства и ограниченности предела содержания их в смеси с цементом (до 40%), что не дает возможности рационально использовать пор-тландцементы высоких марок в низкомарочных строительных растворах;

- такие местные вяжущие, как романцементы и сланцезольные цементы, избирательны по месту получению, в силу чего не могут охватить широкие районы для их использования.

Из этого следует, что минеральная молотая добавка должна обладать универсальными свойствами, чтобы на ее базе можно было получать качественные местные гидравлические вяжущие. Добавка должна быть такой, чтобы предел содержания ее в смеси с портландцементом или другим активизатором твердения практически не ограничивался и отвечал бы требованиям целевого назначения раствора или бетона.

Молотые отвальные шламы глиноземного производства в полной мере обладают свойствами такой универсальной добавки и являются наиболее техни-ко-экономически эффективными, что подтверждается результатами многочисленных исследований как в нашей стране, так и за рубежом. Особое место в плане возможной утилизации их в качестве молотой гидравлической добавки или заполнителя в строительных растворах и бетонах занимают бокситовые шламы, полученные от переработки бокситов в глинозем методом «спекания».

На базе «спекательных» бокситовых шламов могут быть получены бесклинкерные (или с минимальным содержанием клинкера) гидравлические вяжущие самой широкой номенклатуры (глиношламовый порошок, белитовый цемент, гипсошлакобелитовые вяжущие, известково-шламовые низкомарочные цементы, смешанные гидравлические гипсы, песчано-шламовые смеси для плотных силикатных бетонов и автоклавных ячеистых бетонов, местные шла-мокарбонатные портландцементы и др.), возможность организации производства которых в настоящее время, к сожалению, даже не обсуждается.

В связи с этим интересно сопоставить картину структуры рынка цементов (по маркам), выпускаемых отечественной промышленностью, с данными по структуре рынка бетонов и растворов, применяемых для промышленного и гражданского строительства. Так, например, потребность на стройках Республики в вяжущих по маркам (в %) и данные по объемам производства в цементной промышленности за 1990 - 2002 гг. представляются в следующем виде:

Марка цемента 200 250 300 400 500 600

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Уровень

14 18 29 30 8 1

потребления Объемы

18 67 13 2

производства

Поступление на стройки цементов марок 200 и 250 фактически прекратились еще с начала 60-х годов, и основные акценты в объемах производства сместились в область марок 300-500. Указанное обстоятельство весьма отрицательно сказалось на технически рациональном соотношении между средними марками бетонов, применяемых стройками, и средними марками получаемых ими цементов.

С учетом специфики строительных работ по отдельным министерствам ориентировочно общая картина распределения цементов в производстве растворов и бетонов представляется следующим образом:

- бетоны, тыс. т (%) 71,0 (65)

- растворы, тыс. т (%) 23,8 (22)

- шлакобетоны, тыс. т (%) 7,7 (7)

- прочие, тыс. т (%) 6,5 (6)

Приняв структуру распределения бетонов и растворов по классам по прочности на сжатие в следующем соотношении (в %):

- бетоны класса В3,5-В5 9

- бетоны класса В7,5-В10 67

- бетоны класса В15 и выше 24

- растворы класса В1 50

- растворы класса В2,5 40

- растворы класса В3,5 и выше 10 ,

а также допустимое отношение Rn/R6=3 и минимальный допустимый расход цемента на 1м3 бетона - 200 кг/м3, получим следующую картину несоответствия между технически рациональной потребностью строительства в цементах той или иной активности и фактическим его наличием (табл. 1,2 и 3).

Таблица 1

Класс бетона или эаствора % Технически обоснованная марка цемента Количество бетона в тыс. м3 Потребность в цементе при расходе 200 кг/м3, тыс. т Поступает цемента тыс. т Баланс, тыс. т

В3.5-В5 9 200 2,8 0,7 - -0,7*

В7,5 23 250 6,9 1,7 0,5 -1,2

BIO 44 300 13,2 3,3 1,7 -1,6

9 400 2,8 0,7 8,0 +7,3*

В15 11 500 3,3 0,8 3,5 +2,7

В20 4 600 1,3 0,4 0,1 -0,3

В1 50 250 5,1 ■ч 1,0 - -1,0

В2,5 40 300 3,9 0,8 0,45 -0,35

В3,5 10 400 1Д 0,2 5,5 +5,3

Знак минус обозначает недостаток, знак плюс - высвобождение

По самым приближенным расчетам дефицит вяжущихнизких марок200-300 в строительстве на сегодняшний день составляет порядка 4850 т, который с большим успехом можно восполнить за счет организации массового производства белшовых цементов на основе бокситовых шламов. В то же время открывается реальная перспектива высвобождения 15300 т высокомарочных портландцементе® марок 400-600.

Необходимо отметить, что затраты на производство белшовых цементов широкой номенклатуры, предполагающего в основном только сушку и помол шламов до необходимой дисперсности многократно ниже, чем на строительство цементных заводов аналогичной производительности.

Одним из рациональных путей решения проблемы утилизации бокситового шлама является использование его для получения эффективных строительных материалов по безобжиговой технологии. Сущность ее заключается в осуществ-

лении процесса, противоположного обжигу - углублении гидратации шлама в дисперсном состоянии с целью получения гидратов с нестабильной структурой.

Гидравлические вяжущие вещества, представляющие собой гидраты с аморфной или нестабильной кристаллической структурой, обладают способностью конденсироваться в камнеподобное водостойкое тело. Эти вещества названы вяжущими контактно-конденсационного твердения. Разновидностью его является гидратированный бокситовый шлам.

Дисперсные частицы шлама частично гидратируются по поверхности при выщелачивании глинозема и в процессе гидрошламоудаления, в связи с чем постепенно теряют свойства вяжущих гидратационного твердения. Углубление гидратации происходит при мокром домоле шлама. Затем при контакте с водой, обычной и повышенной температуры в бассейнах - гидраторах, пропарочных камерах или автоклавах - реакторах достигается полная или максимально возможная ддя данных условий гидратация частиц. Вяжущее контактного твердения из бокситового шлама представляет собой порошкообразное вещество, получаемое путем мокрого помола шлама, его гидратации в дисперсном состоянии при нормальных или повышенных температурах и последующего удаления физической воды. Помимо степени гидратации исходного шлама на свойства вяжущего оказывают влияние такие технологические факторы безобжиговой переработки шлама, как условия и температура его гидратации, влажность пресс-порошка при прессовании, степень сближения частиц (усилие прессования). Установлено, что прочность камня после прессования возрастает практически пропорционально увеличению прилагаемого давления, например, с 10 МПа (при давлении 30 МПаУсм2) до 30 МПа (при нагрузке 100 МПа/см2). С достижением максимальной степени предварительной гидратации бокситового шлама уменьшается и величина максимального давления прессования, сразу после снятия которого полученный камень обладает водостойкостью. Так, камень из полностью гидратированного в дисперсном состоянии шлама становится водостойким сразу после прессования при давлении 2 МПа, а из гидратированного по поверхности - при 18 МПа. Регулируя влажность пресс-порошка можно почти в 2 раза увеличивать прочность материала сразу после прессования. Для каждого усилия прессования и дисперсности существует своя оптимальная влажность, которая находится в пределах 8-18%. Прочность после прессования возрастает с течением времени. Интенсивность набора прочности зависит от условий последующего хранения материала и технологических параметров получения водостойкого камня при прессовании.

Путем введения в бокситовый шлам различных модифицирующих добавок и безобжиговой переработки полученной смеси можно получить вяжущее, обладающее способностью как к контактному, так и к гидратационному твердению.

Наиболее эффективна эта технология при производстве мелкоштучных и фасонных строительных изделий. Себестоимость их будет находиться в пределах 20-30 тенге/шт, причем изделия будут иметь прочность после формования 6-13 МПа, водонепроницаемость - не менее 2 ати, морозостойкость - не менее 35 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Одной из актуальных проблем современного строительства является всемерное повышение уровня тепловой защиты зданий и снижение затрат на отопление. В развитых странах Европы и Америки имеются прецеденты сокращения мощностей по обогреву жилья до 3 кВт*ч/м2, что адекватно сжиганию приблизительно 3 кг условного топлива. В нашей стране, как впрочем и других странах СНГ со сходными климатическими условиями, этот показатель составляет более 90 кг (на 1 м2 жилой площади).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для улучшения существующего положения необходимо снижать теплопроводность стенового ограждения за счет:

- устройства многослойной стены с теплоизоляционной вставкой (что является затеей весьма нетехнологичной и дорогостоящей)

- устройства однослойной конструкции из легкого бетона с использованием эффективного пористого заполнителя.

Объемная масса большинства природных и искусственных пористых заполнителей для легких бетонов превышает 200 кг/м3, а коэффициент теплопроводности колеблется от 0,08 до 0,19 ккал/м*ч*град. Исключением можно считать лишь пенополистирол, вспученные перлит и вермикулит. Однако и они не лишены ряда существенных недостатков. Так, своеобразная форма зерен и сильно развитая удельная поверхность вспученного перлита обуславливают высокую сорбционную способность, что вызывает необходимость высокого расхода вяжущего, а следовательно, высокого водо-твердого отношения. В результате объемная масса и теплопроводность бетонов повышаются, а прочность понижается. Существенными недостатками гранулированного пенополистирола являются его низкая термостойкость, горючесть и высокая стоимость.

В нашей стране наиболее распространенным по объемам производства искусственным пористым заполнителем для легких бетонов является керамзит, насыпная плотность шюрого в среднем 580-650 кг/м3, что позволяет получать бетон на его основе плотностью не менее 1200-1250 кг/м3. Для обеспечения уровня нормированных тепло-потерь тсшцина наружной стены из такою керамзитобетона должна быть не менее 50 см. Из экономических соображений, а также из-за применения заниженных нормативов теплозащиты наружных стен, принятых еще в советское время, толщина стандартных керамзиюбетонных стеновых панелей составляет 35 см., что обуславливает высокий уровень теплопотерь и указанных выше затрат на обогрев зданий и сооружений.

На базе отвальных шламов производства глинозема можно получить искусственный пористый заполнитель для легких бетонов или производства эффективных тепло- и звукоизоляционных материалов, обладающий объемной массой в пределах 80-300 кг/м3, имеющий форму зерен близкую к сферической (с минимальной площадью поверхности), характеризующийся высокой адгезией к минеральным и органическим связующим, термостойкий и негорючий.

На фоне огромного дефицита собственных пористых заполнителей и экономической невозможности их» импорта из стран даже ближнего зарубежья организацию промышленного производства такого материала можно расценивать как один из стратегических шагов по реализации государственной программы импортозамещения. Рациональные области применения нового заполнителя на основе отходов глиноземного производства можно определить как:

- производство высокоэффективных теплоизоляционных материалов и изделий на минеральных и синтетических связках для стенового ограждения зданий;

- изготовление акустических материалов, защитных покрытий , штукату-рок, декоративных изделий и конструкций;

- изготовление огнезащитных покрытий для тепловой изоляции промышленного оборудования, трубопроводов, специальных коммуникаций.

На базе этого заполнителя предполагается получение тепло- и конструкционно-теплоизоляционных материалов плотностью от 100 до 600 кг/м3, теплопроводностью 0,07-0,08 ккал/м*ч*град, что позволит уменьшить толщину наружных стен при обеспечении нормативного уровня сопротивления теплопередачи до 12-18 см, существенно снизить массу стеновых изделий и конструкций, а следовательно, нагрузку на фундаменты, сократить трудоемкость работ при производстве монтажных и отделочных работ, общие энерго- и капиталоемкость строительства.

Экономический эффект для народного хозяйства Республики от внедрения стенового материала нового вида, учитывая намечающиеся огромные объемы капитального строительства и перспективу возможности резкого сокращения затрат на отопление зданий и экономии дефицитного топлива, можно оценивать как весьма значительный.

Преимуществом предлагаемой технологии можно считать существенное снижение энергоемкости производства, обусловленное относительно низкой температурой вспучивания бисера, а также возможность организации выпуска продукции по двухстадийной схеме, согласно которой на первой стадии производится изготовление гранулята заданной фракции, а на второй - его вспучивание (по аналогии с производством пенополистирола). В составе сырьевой шихты предполагается использование широкой номенклатуры других промышленных

отходов промышленности, что позволит резхсо снизить себестоимость продукта, существенно расширить сырьевую базу производства, решать экологические вопросы регионов. Бесспорным достоинством технологии является возможность организации производства на существующих линиях без существенной реконструкции и переделки технологического оборудования. Практически все производственное оборудование может быть изготовлено на местных машиностроительных предприятиях. Технология полностью исключает необходимость использования дефицитных или дорогостоящих узлов или агрегатов.

Одной из особенностей фазово-минералогического состава бокситовых шла-мов глиноземного производства является относительно высокое содержание водорастворимых щелочных соединений, оставшихся в них после выщелачивания спека, которые при определенных условиях могут обусловливать появление «высолов» на поверхности изделий и конструкций. Так, например, в шламе Волховского алюминиевого завода их количество составляет 2,6 - 7,2%, Павлодарского - 2,4 - 4,5%, Тихвинского - 3-5,5%.

Для удаления щелочей разработаны различные способы предварительной обработки шлама (например, многократная промывка шлама, прокаливание при Т= 800-900 °С). Однако они довольно трудо- и энергоемки, к тому же не позволяют полностью избавиться от щелочей в шламе. Эффективной в этом плане является автоклавная обработка бетонов, изготовленных на шламобелитовом вяжущем или использование различных способов химического связывания щелочных соединений введением компонентов алюмосиликатного состава.

Вместе с тем, как представляется, довольно перспективным может оказаться использование бокситовых шламов в дорожном строительстве, для устройства оснований и нижних конструктивных слоев дорожных одежд. В этом случае «высо-лы» не играют столь существенной роли, как в ограждающих конструкциях зданий и сооружений. Не сказывается столь отрицательно и замедленная гидратация двух-кальциевого силиката, содержащегося в шламе в большом количестве. В свое время в Омском филиале СоюздорНИИ и Институте физико-химических основ переработки минерального сырья АН СССР были проведены широкие лабораторные исследования и опытно-производственные работы, показавшие возможность и экономическую целесообразность вяжущих из бокситового шлама глиноземного производства для устройства укрепленных оснований дорожных одежд.

Последнее предопределяет эффективность использования бокситовых шламов в качестве основного компонента смешанного вяжущего для закладки горных выработок. Соответствующие исследования в этих направлениях были выполнены еще 70-80 годах, однако результаты их практического применения не нашли.

Обнадеживающие результаты по применению в палах промышленных зданий бетона с использованием бокситовых шламов в качестве гидравлически активного компонента пспучены в работах Уральского филиала ВАМИ / /. В данном случае введение молотого шлама в бетонную смесь дает эффект не только снижения требуемого расхода цемента, но и повышения стойкости при действии концентрированных щелочных сред.

Главной отличительной особенностью бокситовых шламов, образующихся при переработке бокситов способом «Байера», является высокое содержание соединений железа в их составе и высокая дисперсность (фракций размером до 5 мкм -55-75%). Эти обстоятельства в основном и определили основные направления их возможной утилизации. Их можно применять при окусковывании железных руд и концентратов [1], для очистки промышленных и сточных вод [2,3], в качестве плавней или железисто-алюминатной корректирующей добавки к сырьевым смесям порт-ландцементного клинкера [4], как добавку к керамическим массам при изготовлении строительного кирпича [5], в производстве искусственных пористых заполнителей [6], труб [2], черепицы [7], как тонкодисперсный наполнитель в композиционных материалах [8] по данным [9] шлам может использоваться для производства огнеупоров, цветных глазурей, легких фасонных изделий, красок. Их можно применять для десульфуризации газов [10], как катализатор при гидрогенезации углей [11], в качестве микронаполнителя для асфальтобетонных смесей.[12].

ВЫВОДЫ:

1. Отвальные шламы глиноземного производства относятся к группе наиболее многотоннажных (после отходов угледобычи и горнообогатительных производств) отходов промышленности, характеризуемых комплексом ценных свойств, их высокой однородностью и стабильностью. Любые задержки с утилизацией этих отходов означают необходимость в нараст ающих капитальных и эксплуатационных затратах на их удаление, хранение, а также предотвращение вредных от них последствий для различных отраслей народного хозяйства и окружающей среды.

2. Одним из стратегических направлений утилизации отвальных шламов глиноземного производства можно считать разработку и промышленное внедрение бесклинкерных (или с минимальным содержанием клинкера) гидравлических вяжущих самой широкой номенклатуры (глиношламовый порошок, белитовый цемент, гипсошлакобелитовые вяжущие, известково-шламовые низкомарочные цементы, смешанные гидравлические гипсы, песчано-шламовые смеси для плотных силикатных бетонов и автоклавных ячеистых бетонов, местные шламокарбонатные

портландцементы и др.), реализация которого позволит уже сегодня высвободить

\

для нужд строительства более 15000 т высокомарочных цементов и будет способствовать существенному повышению эффективности капитальных вложений.

3. На базе отвальных бокситовых шламов технически и технологически возможна и экономически целесообразна организация широкомасштабного производства особолегкого искусственного пористого заполнителя для легких бетонов и получения других высокоэффективных тепло- и звукоизоляционных материалов, особенно на фоне намечающихся огромных объемов капитального строительства и перспективы возможности резкого сокращения затрат на отопление зданий и экономии дефицитного топлива, которая может расцениваться как воплощение одной из приоритетных задач Программы индустриально-инновационного развития Республики

4. Интересы народного хозяйства требуют полного и комплексного использования многогоннажных остатков как действующих глиноземных производств, так и строящихся. Решение этой задачи предполагает определение всех направлений эффективной утилизации шламовых отходов, проведения комплекса научных исследований и проектео-конструкторских работ по всестороннему вовлечению в производство отвальных бокситовых и нефелиновых шламов и выявлению возникающих при этом прямых и обратных технико-экономических связей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент 4589274. .Япония, 1972.

2. Патент 1469953, Франция, 1961.

3. Экологическая технология. Переработка промышленных отходов в строительные материалы: Сб. науч.тр. Свердловского политехнического ин-та. -Свердловск, 1984. - с 74

4. Корнев В.Ч., Сусс А.Г. Переработка красных шламов в цементной промышленности // Цемент.-1983.-№8.-с. 13-14

5. Изготовление искусственного легкого заполнителя из красного шлама/ Патент Японии №51-5850, Кл. 22 ЕII (С 04 В 31/02)

6. Чистяков Б.З. Особенности и преимущества использования нефелинового цемента в строительстве // Цемент. - 1978. - №5. - с. 10-12

7. Патент 3280672. Япония, 1961

8. Чистякова A.A., Коучене М.В. Свойства нефелиновых шламов, полученных при переработке различного исходного сырья // Цемент.-1976. - №10.с. 20-21

9. Шморгуненко Н.С., Корнеев В.И. Комплексная переработка и использование отвальных шламов глиноземного производства. - М.: Металлургия, 1982.

Ю.Чистяков Б.З. Использование отходов промышленности в строительстве,-Л.: Лениздат, 1977.-с. 143

И.Патент 536710, Япония, 1983.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

12.Куринов Б.С. Применение кварцевого песка в качестве минерального порошка // Автомобильные дороги. - 1979. - №5. - с. 17-18

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.