CC BY
15
УДК 662.613.12: 662.68.
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧНОСТИ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА С ДОБАВКОЙ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ КАЗАНСКОЙ ТЭЦ-2
Э.Р. БАРИЕВА*, Э.А. КОРОЛЕВ **, Е.С. ЕГОРОВА *
* Казанский государственный энергетический университет, Казань ** Казанский государственный университет, Казань
Проведена оценка экологичности керамического кирпича с золошлаковым наполнителем. Установлено, что микрокомпоненты золошлаков не представляют опасности для окружающей среды.
Ключевые слова: золошлаковые отходы, микрокомпоненты, керамический кирпич, экологичность.
Керамические изделия, в том числе и кирпичи, считаются наиболее экологичной продукцией, поскольку при высокотемпературном обжиге, предусмотренным технологией производства, все токсичные вещества либо выгорают, либо капсулируются в аморфную матрицу, образующуюся в результате термических преобразований глинистых минералов. Использование различных отощающих и модифицирующих добавок практически не сказывается на экологических показателях изделий, так как концентрация содержащихся в них токсичных элементов, как правило, не превышает и-10-3 весовых процентов.
Золошлаковые отходы, в отличие от природных отощителей, характеризуются более высокими содержаниями токсичных веществ, многие из которых способны оказывать аддитивное воздействие на живые организмы. В совокупности с аналогичными элементами, присутствующими в глинистом сырье, они могут существенно снизить экологические показатели керамических изделий.
Исходя из этого предположения было проведено изучение микроэлементного состава керамических кирпичей, изготовленных из природной глины без каких-либо добавок и с добавкой золошлаковых материалов в количестве 30% от массы шихты. Чтобы оценить, как меняется содержание микроэлементов при обжиге, одновременно проводилось аналогичное изучение природной глины и золошлаковых отходов. Микроэлементный состав определялся на спектрографе ДФС-458 в лаборатории ФГУП «ЦНИИгеолнеруд». Результаты эмиссионного спектрального анализа приведены в таблице.
Таблица
Результаты полуколичественного химического анализа (значения в вес. %)
Элементы Природная глина Золошлаковые отходы Глина, обожженная при 980оС Глина с 30% золошлаков, обожженная при 980оС
>20,0 >20,0 >20,0 >20,0
А1 12,0 15,0 12,0 12,0
Са 5,0 4,0 4,5 4,5
Ее 3,8 3,8 4,0 4,0
Мй 0,8 0,8 0,8 0,8
К 2,8 3,5 2,5 3,0
№ 1,8 0,7 1,8 1,5
Т1 5,8-Ю-1 5,5-Ю-1 5,5-Ю-1 5,5-Ю-1
р 0,8-Ю-1 2,5-Ю-1 0,8-Ю-1 1,5-Ю-1
Мп 10,010-2 10,010-2 10,0-Ю-2 12,010-2
Ва 10,010-2 25,010-2 3,8-Ю-2 7,0-Ю-2
Продолжение таблицы
8г 3,010-2 25,0-Ю-2 2,0-Ю-2 2,5-Ю-2
гг 2,5-Ю-2 2,810-2 2,0-Ю-2 2,0-Ю-2
А« 0,9-Ю-2 1,210-2 0,9-Ю-2 1,2-Ю-2
гп 0,9-Ю-2 2,510-2 1,5-Ю-2 3,010-2
V 18,0-Ю-3 12,0-Ю-3 18,0-Ю-3 18,010-3
Сг 15,0-Ю-3 15,0-Ю-3 18,0-Ю-3 18,010-3
N1 12,0-Ю-3 5,810-3 12,0-Ю-3 12,010-3
ы 8,0-Ю-3 25,0-Ю-3 5,0-Ю-3 8,0-Ю-3
В 5,5-Ю-3 5,510-3 8,5-Ю-3 10,010-3
Си 5,2-Ю-3 12,0-Ю-3 6,010-3 8,0-Ю-3
La 4,010-3 15,010-3 4,010-3 4,510-3
Sb <3,010-3 <3,010-3 <3,010-3 <3,010-3
Co 2,510-3 1,610-3 3,010-3 3,010-3
Y 2,510-3 3,810-3 2,010-3 2,510-3
Sc 1,810-3 1,510-3 1,210-3 1,210-3
Pb 1,610-3 8,010-3 2,510-3 8,010-3
Ga 1,410-3 2,010-3 1,610-3 1,810-3
Nb 1,510-3 2,010-3 1,510-3 1,810-3
W <1,010-3 <1,010-3 <1,010-3 <1,010-3
Yb 4,010-4 5,010-4 4,010-4 3,810-4
Sn 4,010-4 4,510-4 4,010-4 4,010-4
Be 2,510-4 4,010-4 2,010-4 2,510-4
Ge 2,010-4 2,010-4 2,010-4 2,510-4
Mo 2,010-4 3,010-4 2,510-4 3,510-4
Ag 0,1510-4 0,310-4 0,310-4 0,410-4
Как следует из таблицы, природная глина и золошлаковые материалы содержат примерно одни и те же концентрации микроэлементов. Исключение составляют Ba, P, Pb, Li, Cu, Zn и Sr, содержание которых в золошлаках примерно в 2 раза больше, чем в глине. Подобное отличие, очевидно, обусловлено структурно-генетическими особенностями угля и глины. Глина является продуктом биохимического преобразования силикатных пород. Количество содержащихся в ней микроэлементов зависит, главным образом, от сорбционной способности глинистых минералов. Уголь - это продукт метаморфизации растительных остатков. Он содержит не только сорбированные вещества, но и химические элементы, ранее накопленные растениями. Учитывая, что при сжигании угля большая часть этих элементов остается в золе, нет ничего удивительного в их повышенных концентрациях.
Анализ микроэлементного состава исследуемых керамических кирпичей показывает, что в изделиях содержатся примерно одинаковые количества примесных элементов. Отличие заключается лишь в соотношениях Ba, P, Pb и Zn. Кирпич с золошлаковой добавкой характеризуется несколько завышенным содержанием этих элементов по сравнению с кирпичом без добавки. Это обусловлено суммированием концентраций Ba, P, Pb и Zn, присутствующих в глине и золошлаках. Однако, несмотря на подобное повышение значений весовых процентов этих элементов, в целом их содержание в изделиях не превышает кларковых величин. Другими словами, их концентрация в изделии столь незначительна, что сопоставима с фоновыми значениями, принятыми для региона [1].
Таким образом, на основании результатов проведенного полуколичественного химического анализа можно сделать следующие выводы:
1. При обжиге керамической шихты микроэлементный состав практически не меняется, т.е. каким он был в глине, таким остался и в кирпиче.
2. Введение в состав керамической шихты до 30% золошлаковой добавки не приводит к существенным изменениям микроэлементного состава.
3. Содержание токсичных элементов в керамическом изделии с 30% золошлаковой добавки не превышает допустимой нормы.
Summary
The estimation of ecological compatibility of a ceramic brick with the shlame wasters lead. It is established, that microcomponents золошлаков do not represent danger to an environment.
Key words: ash and slag wastes, microcomponents, a ceramic brick, ecological compatibility.
Литература
1. Озол А.А. Процессы полигенного нефтегазо- и рудообразования и их экологические последствия. Казань: ГУП «Полиграфическо-издательский комбинат», 2002. 266 с.
Поступила в редакцию
17 апреля 2009 г.
Бариева Энза Рафаиловна - канд. биол. наук, доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование» (ИЭР) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 519-43-25.
Королев Эдуард Анатольевич - канд. г.-м. наук, доцент кафедры «Общая геология и гидрогеология» Казанского государственного университета. Тел.: 8 (843) 292-96-92.
Егорова Елена Сергеевна - студентка Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 518-05-14.
