CC BY
200
504
раздел ХИМИЯ и ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 665.622:631.574
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЕРНОГО БЕТОНА
© С. М. Базарбаева
Актюбинский университет им. С. Баишева Казахстан, 030020 г. Актобе, ул. Бр. Жубановых, 302-А.
Тел/факс: +7 (713) 2 97 47 01; 52 36 00.
В работе приводятся технологии изготовления и характеристики серных мастик и серного бетона.Результаты исследований позволят утилизировать скопившиеся на Тенгизском комплексе отходы элементной серы и другие отходы химической промышленности, занимающие огромные территории и негативно влияющие на экологию региона.
Ключевые слова: сера, бетон, строительные материалы, отходы.
Ведущая роль в экономике Казахстана отводится интенсивному развитию нефтегазовой, химической и металлургической промышленностей. С увеличением объемов производства увеличивается количество техногенных материалов. Так, при годовой производительности 3 млн. тонн стабильной сырой нефти ежедневно вырабатывается около 1000 тонн серы. Отходы химических и металлургических производств в виде различных шлаков и шламов в больших количествах накапливаются в отвалах. Неизбежным следствием этого является техногенное воздействие скопившихся отходов на объекты окружающей среды.
В связи с этим особую актуальность приобретают разработки эффективных способов переработки техногенных материалов, применение которых позволило бы утилизировать не только вновь образующиеся отходы, но и их запасы. Одним из путей радикального и экономного решения этой проблемы является переработка отходов в высококачественные строительные материалы.
Целью работы явилось исследование возможности применения серы (полупродукта очистки углеводородного сырья Тенгизского месторождения) и различных промышленных отходов в качестве наполнителей и заполнителей для производства серного бетона, а также определение оптимальных составов и выявление наиболее эффективных наполнителей и заполнителей. В качестве наполнителей были использованы пиритный огарок и сухой борсодержащий шлак химического завода (г. Алга Актюбинской области), монохроматный шлам (АО «АЗХС»), хвосты производств (АО «АЗФ»).
Известно [1], что структура и прочность серного бетона зависят от химического, минералоги-
Составы и характеристики серных мастик
ческого, гранулометрического составов и прочности компонентов, а также физико-химических процессов, протекающих при изготовлении и твердении серного бетона. Прочность серного бетона определяется в основном адгезией заполнителей и мастики.
Технология получения серных мастик заключалась в следующем: рассчитанное количество серы и наполнителя в виде сухой смеси помещали в сушильный шкаф (сушильную установку) и выдерживали до достижения компонентами температуры 140-150 °С. Исследуемые компоненты применялись в тонкоизмельченном состоянии с удельной поверхностью зерен 2500-3500 см2/г. Затем производили перемешивание в течение 1-2 мин до получения однородной массы, затем смесь заливали в подогретые металлические формы, расположенные на виброплощадке. После уплотнения, до полного удаления воздушных пузырьков из массы сырьевой смеси, образцы выдерживали в формах до полного охлаждения при комнатной температуре и в дальнейшем подвергали испытаниям.
Изготовление серного бетона с применением указанных промышленных отходов проводилось по следующей технологии: предварительно отдозиро-ванную смесь, состоящую из серы, заполнителя и наполнителя, совместно нагревали до температуры 140-150 °С и перемешивали до получения однородной массы. Затем смесь укладывали в предварительно нагретые до температуры 130-140 °С металлические формы, установленные на вибростоле и уплотняли до интенсивного удаления пузырьков воздуха. После охлаждения до температуры окружающего воздуха опытные образцы приобретали прочность.
Результаты испытаний приведены в табл. 1.
Таблица 1
на основе различных отходов производств
Компоненты, мас. % Характеристики серных мастик
Сера Пиритный огарок Борсодер-жащий отход Монохроматный шлам Хвосты Плотность, кг/м3 Прочность при сжатии, МПа Прочность при изгибе, МПа
40 40 40 40
60
60
60
60
2300 2400 2400 2350
35-40
33-36 35-38
34-39
12-14 10-12 10-12 11-13
ISSN 1998-4812_Вестник Башкирского университета. 2008. Т. 13. №3
505
Таблица 2
Состав и физико-механические свойства опытных образцов серного бетона
Состав, мас. %
Наполнитель Заполнитель Прочность при сжатии МПа
Сера Тенгиз-ского ГПЗ Пирит-ный огарок Борсо держа щий отход Монохрома тный шлам Хвосты АЗФ Кварцевый песок Гранитный щебень Плотность, кг/м3 Прочность при изгибе, МПа
18 26 - - - 18
18 - 24 - - 19
17 - - 26 - 19
19 - - - 28 20
Из табл. 1 следует, что более прочными получаются серные мастики на основе пиритного огарка. Учитывая химический состав пиритных огарков, содержащих оксиды Ге, А1, Ыд, можно допустить, что кластеры представляют многоядерные комплексные соединения, ячейки которых состоят из атомов металлов, окруженных лигандами. Они могут состоять из атомов нескольких металлов (Ге, А1, Ыд), то есть могут образовываться гетероциклические кластеры, которые и обеспечивают повышение физико-механических свойств.
Количественное содержание наполнителя в каждом случае принималось из условия образования композиций одинаковой вязкости.
Составы мастик и бетонов подбирались без применения добавок различного функционального назначения - пластификаторов, стабилизаторов и антипиренов.
Компонентный состав и физико-механических свойств опытных образцов приводятся в табл. 2.
Результаты проведенных исследований показывают, что на основе Тенгизской серы и промышленных отходов возможно получение материалов и
38 2400 45-48 11-15
39 2400 45-48 13-15
38 2300 42-45 11-13
33 2380 44-47 12-14
изделий строительно-технического назначения. Предлагаемая технология получения материалов на основе серы с применением в качестве наполнителей промышленных отходов отличается простотой и может быть внедрена с использованием серийного оборудования. Полученные материалы обладают рядом положительных свойств: высокой прочностью, химической стойкостью, низким водопогло-щением, быстрым набором прочности, связанным только с остыванием серобетонной смеси.
Проведенные исследования по получению серных бетонов позволяют рекомендовать их в промышленном, гидротехническом и сельскохозяйственном строительстве при укреплении берегов каналов, ремонтных работах коллекторно-дренажных сетей, изготовлении труб, полов, лотков и т.д. Их экономическая эффективность обусловлена долговечностью, низкой энергоемкостью, технологичностью, наличием сырьевой базы и невысокой стоимостью исходных компонентов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Оспанова М. Ш., Сулейменов Ж. Т. Полимерсерные бетоны. Тараз: ТарГУ., 2001 -265 с.
Поступила в редакцию 22.12.2007 г.
