CC BY
16
химическая нефтегазовая инженерия
МРНТИ 67.09.91
https://doi.org/10.48081/DNGD6225
*П. П. Шеповалов1, о. Штыка2, м. А. Елубай3
1,2ТОО «Компания Нефтехим LTD», Республика Казахстан, г. Павлодар 3НАО «Торайгыров университет», Республика Казахстан, г. Павлодар
применение тяжелоутилизируемых отходов во время производства строительных материалов
В данной работе за основу взята идея, в основе которой лежит производство строительных материалов из тяжелоутилизируемых отходов. Вопрос о вторичном использовании данного вида сырья актуален в 21 веке. Особое значение в настоящее время приобретает рациональное использование природных ресурсов. Решением этой актуальной экономической проблемы является разработка эффективных, безотходных технологий за счет комплексного использования сырья, что в то же время ведет к решению экологической проблемы, связанной с утилизацией отходов. Решение проблемы ресурсосбережения в строительстве возможно при комплексном использовании технических, организационных и экономических факторов и при ускорении научно-технического прогресса. Важнейшим резервом ресурсосбережения в строительстве является широкое использование вторичного сырья, представляющего собой отходы производства и потребления. Количество промышленных отходов растет быстрее, чем общественное производство, и имеет тенденцию опережать рост.
В статье рассмотрено использование вторичной переработки отходов, образующихся при переработке битумных строительных материалов, таких как дорожные или кровельные материалы.
Целью моей работы является литературный обзор использования переработанных отходов для достижения как экономической, так и экологической выгоды.
Задачами моей работы является анализ переработанных отходов, а также рассмотрение готового продукта и спектра возможных применений.
Ключевые слова: применение переработанного отхода, кровельные материалы, строительный материалы, битум, вторичная переработка.
Введение
Многообразие конструктивных видов зданий и сооружений, крупная материалоемкость строительного производства обуславливают основные требования к источникам сырья относительно его предполагаемого количества,
высокой технологичности и степени соответствия для производства строительных материалов.
Основным из немногочисленных способов удовлетворения потребностей и требований строительной отрасли по видам и качеству материалов является переработка отходов производства металлургической, химической и энергетической промышленности, добываемой продукции и обогащение отходов переработки, минерального сырья, а также вторичных ресурсов [1].
Материалы и методы
В современном строительстве широко применяются битумы различных марок, представляющие собой надежный и практичный материал с ярко выраженными гидроизоляционными способностями. В зависимости от класса продукта область применения может различаться. Строительный битум маркируется как нефтяной битум [2]. Основная масса этих разработок характеризуется:
а) небольшой дуктильностью и пенетрацией;
б) высокой температурой размягчения (от 37 до 105 градусов Цельсия);
в) повышенными показателями твердости.
В моей работе рассматриваются отходы из битума, а именно отходы кровельных материалов и дорожных полотен.
■р с/ с/ и и
Битум - древнейший строительный материал, который был известен человеку еще в эпоху неолита. Тогда его использовали для изготовления посуды, изоляции редких видов дерева в строительстве, в качестве связующего в мозаиках из полудрагоценных камней и раковин.
Природный битум - не товарный продукт. Чтобы сделать его таким, необходимы дополнительные технологические процессы. После этого материал становится подходящим для использования в разных сферах:
В строительстве. Ввиду нерастворимости в воде материал используется в гидроизоляционных работах. В отношении зданий и сооружений, трубопроводов, фундаментов.
В дорожных работах. Битум активно используется при изготовлении асфальтобетона.
В кровельных работах. Из битума производят мягкие кровельные материалы: рулонные и в виде черепицы. Примеры: рубемаст, гидростеклоизол, рубероид, мастика, пергамин, битумная бумага, стеклоэласт.
При использовании в строительстве битум проявляет несколько недостатков: низкую упругость, склонность к высыханию и высокую термочувствительность, которая проявляется в виде хрупкости при низкой и размягчении при высокой температуре. Чтобы устранить эти минусы, используют модифицированный битум, в который добавляют модификаторы, улучшающие свойства продукта.
Получить вторичный битум из кровельного материала несложно, так как для этого используется специальное технологическое оборудование. Основная проблема заключается в том, где применить полученный вторичный битум. В процессе эксплуатации кровельных материалов каждый год, а то и
месяцы строительный материал теряет свои свойства, что в итоге приводит к невозможности его использования [3].
До сих пор в Республике Казахстан сложилась практика складирования или захоронения битумных отходов, но никто не задумывается о серьезном ущербе для окружающей среды.
Сухой порошок, полученный при переработке битумных строительных отходов, можно использовать в качестве добавки к основному сырью, частично экономя на производстве строительных материалов, не ухудшая технологический процесс, а также качество выпускаемой продукции [4].
К основным продуктам будет относиться:
а) дорожное полотно из вторичного сырья;
б) рубероид;
в) мастика;
г) битумная эмульсия.
Существуют приспособления для снятия рубероидного ковра, измельчения, аппараты для разогрева отходов битумосодержащих кровельных материалов, машины для изготовления смесей, и т.п. Возможна разработка технологических линий по утилизации и дальнейшему использованию полученных битумных полуфабрикатов. Развитие кровельных мастик на основе вторичного битума обусловлено скоплением на кровлях зданий значительных масс старых, разрушенных, негерметичных кровельных ковров на битумной основе.
ТТ и и и и
Дальнейший «наслаивающий» ремонт становится недопустимым из-за низкой эффективности и достижения критической массы старого ковра. Поэтому необходимо демонтировать старое покрытие [5].
ООО «Олимп-Дизайн» (г. Калининград) подготовило специальные схемы технологического оборудования и соответствующую технологическую схему для кровельных материалов, содержащих битум. В основе этой технологии лежит механическая переработка строительных отходов. Технология предусматривает демонтаж старого многослойного покрытия из слоистых битумных материалов в ремонтируемых зданиях. Далее отходы (снятый старый рубероидный ковер) поставляется на производство по переработке. Работа по обработке включает [6]:
а) подготовительные работы (складирование отходов, сортировка и подготовка к переработке);
б) нарезка снятого кровельного ковра на куски;
в) загрузка кусков в установку для размельчения с помощью ленточного конвейера;
г) размельчение кусков;
д) сортировка размельченного материала;
е) выгрузка продуктов переработки.
Также были проведены переговоры с компанией «Нетмус», которая готова предоставить технические решения для сортировочных линий, также сообщили и стоимость, и предварительные характеристики.
Стоимость сортировочной линии составляет примерно 4 млн. рублей.
б) Оборудование для переработки крупногабаритных строительных отходов; Организация предлагает нам специальные шредеры (измельчители), которые способны произвести из тонны строительного мусора до 700 кг вторсырья, что является очень хорошим показателем.
Стоимость такого оборудования достигает 10 миллионов рублей. В таблице 1 показана характеристика оборудования [7].
Таблица 1 - Характеристика оборудования для переработки [12]
Технические характеристики
Единицы измерения
Производительность
т/ч
от 0,5 до 100
Установленная мощность
кВт
от 90 до 300
На входе:
Остатки рубероида
Битумные породы
Асфальтные перекрытия
На выходе
Измельченные частицы (битумный порошок)
Особые характеристики: повышенная чистота порошка, низкие затраты на техническое обслуживание, система сепарации от посторонних включений
Результаты и обсуждения
Вяжущий порошок из кровельных отходов характеризуется относительно высокой термостойкостью, механической прочностью и деформируемостью, особенно при низких температурах. Все эти факторы значительно улучшают качество строительства. Проведенные лабораторные и производственные исследования подтвердили хорошие физико-механические свойства мастик и битумов на основе вяжущего порошка из рубероидных кровельных отходов. Эти показатели соответствуют требованиям действующих стандартов [7].
Назрела острая необходимость массовой термомодернизации совмещенных кровель зданий различного назначения в Беларуси, России, Казахстане и других странах СНГ. Для этого требуется большое количество доступных и недорогих теплоизоляционных и кровельных материалов. Чтобы минимизировать длительные сроки, как правило, кровельных работ, необходимы и нетрадиционные технологии строительства и реконструкции совмещенных крыш. Для решения этих непростых задач в Брестском государственном техническом университете был разработан рассматриваемый технологический регламент [8].
Добавление сухого порошка из битумных остатков не повлияет на ассортимент продукции, если добавка не превышает 25 % от общего количества основного сырья.
Использование вторичного сырья позволит сэкономить битум для производства стройматериалов, а тем самым мы решим проблему накопления отходов на специально подготовленных полигонах, а при меньшем расходе сырья получим аналогичную прибыль [9].
Окупаемость такого предприятия не заставит себя долго ждать, в связи с тем, что на данный момент в Республике Казахстан имеются достаточно большие
скопления таких отходов, а правильно подобранное технологическое оборудование позволит перерабатывать отходы с такой скоростью, что в в будущем не будет таких больших залежей. Но покупка такого оборудования потребует от компании значительных вложений, а также обученного технологического персонала [10].
По мере переработки отходов, также необходимо провести анализ рынка сбыта вторичного сырья [11].
Выводы
Применение вторичного сырья в качестве замены небольшой части основного сырья - битума, приведёт к снижению расхода битума, при этом не пострадает и качество выпускаемой продукции, в том числе и показатели качества:
а) невысокая пенетрация (степень проникновения иглы);
б) невысокая дуктильность, она же растяжимость битумов;
в) высокая температура размягчения;
г) твердость готовой продукции.
Проведен обзор литературы по использованию вторичного сырья, образующегося при переработке строительных и кровельных отходов.
Налажен контакт с компанией ООО «Олимп-Дизайн» (Калининград), со своей стороны уже разработаны комплекты оборудования и технологическая карта по переработке отходов кровельных материалов, содержащих битум. Данная фирма готова сотрудничать с Республикой Казахстан на взаимовыгодных условиях.
Также получено коммерческое предложение на поставку сортировочной линии от компании «Нетмус», с техническими данными.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Фердман, В. М. Комплексная технология утилизации нефтешламов и ликвидация нефтешламовых амбаров в промысловых условиях : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 03.00.16. - Уфа, 2002. - 24 с.
2 Ягафарова, Г. Г., Насырова, Л. А., Шахова, Ф. А., Балакирева, ^ B., Барахнина, В. Б., Сафаров, А. Х. Инженерная экология в нефтегазовом комплексе : учебное пособие для студентов, аспирантов и научных сотрудников, изучающих экологию. - Уфа : Изд-во УГНТУ, 2007. - 334 с.
3 Пичугин, Е. А. Оценка объемов отходов бурения в Западной Сибири и подходы к их утилизации // Молодой ученый. - 2012. - №8. - С. 58-61.
4 Ланина, Т. Д. Комплексная утилизация нефтегазо-промышленных отходов для обеспечения экологической безопасности и дополнительного извлечения минерального сырья: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 25.00.16. - Ухта, 2009.-48 с.
5 Юльтимирова, И. А. Проблемы утилизации нефтешламов // Налоги. Инвестиции. Капитал. - 2004. - № 1.
6 Ягафарова, Г. Г., Барахнина, В. Б., Сафаров, А. X., Ильина, Е. Г., Ягафаров, И. Р. Биоремедиация нефтезагрязненной почвы // Материалы секции Д III Конгресса Нефтепромышленников России «Нефтепереработка и нефтехимия: проблемы и перспективы». - Уфа, 2001. - С. 207-208.
7 Нетмус [Электронный ресурс] // Технологическое оборудование : [электроный ресурс]. URL: https://netmus.ru (Дата обращения 31.10.2022)
8 Чалов, К. В. Каталитический пиролиз нефтешламов: автореф. дис. ... канд. хим. наук: 05.17.04. - М., 2013. - 18 с.
9 Гурылева, Н. Л. Снижение техногенной нагрузки на окружающую природную среду путем переработки нефтешламов : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 03.02.08. - Иваново, 2013. - 16 с.
10 Фетисов, Д. Д. Утилизация нефтешламов и древесных опилок путём использования в производстве топливных брикетов : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 03.02.08. - Пенза, 2013. - 22 с.
11 Косулина, Т. П., Кононенко, Е. А. Повышение экологической безопасности продукта утилизации нефтяных шламов // Научный журнал КубГАУ. - 2012. -№ 78.
12 Ручкинова, О. И. Разработка ресурсосберегающих технологий безопасной утилизации твердых отходов нефтедобычи : автореф. дне. ... док. техн. наук : 03.00.16. - Пермь, 2004. - 34 с.
REFERENCES
1 Ferdman, V. M. Complex technology of oil sludge utilization and liquidation of oil sludge barns in field conditions : abstract. dis. ... Candidate of Technical Sciences: 03.00.16. - Ufa, 2002. - 24 p.
2 Yagafarova, G. G., Nasyrova, L. A., Shakhova, F. A., Balakireva, C. B., Barakhnina, V. B., Safarov, A. H. Engineering ecology in the oil and gas complex : a textbook for students, postgraduates and researchers studying ecology - Ufa : Publishing House of USNTU, 2007. - 334 p.
3 Pichugin, E. A. Estimation of drilling waste volumes in Western Siberia and approaches to their utilization // Young Scientist. - 2012. - № 8. - P. 58-61.
4 Lanina, T. D. Complex utilization of oil and gas industrial waste to ensure environmental safety and additional extraction of mineral raw materials : abstract. dis. ... doct. technical sciences : 25.00.16. - Ukhta, 2009. - 48 p.
5 Yultimirova, I. A. Problems of oil sludge utilization // Taxes. Investment. Capital. -2004. - №1.
6 Yagafarova, G. G., Barakhnina, V. B., Safarov, A. X., Ilyina, E. G., Yagafarov ,
I. R. Bioremediation of oil-contaminated soil // Materials of section D of the III Congress of Oil Industrialists of Russia «Oil refining and petrochemistry: problems and prospects». - Ufa, 2001.- P. 207-208.
7 Netmus [Electronic resource] // Technological equipment : [electronic resource]. URL: https://netmus.ru (Accessed 31.10.2022)
8 Chalov, K. V. Catalytic pyrolysis of oil sludge : abstract. dis. ... Candidate of Chemical Sciences : 05.17.04. - Moscow, 2013. - 18 p.
9 Guryleva, N. L. Reduction of technogenic load on the environment by processing oil sludge: abstract of the dissertation of the Candidate of Technical Sciences : 03.02.08. - Ivanovo, 2013. - 16 p.
10 Fetisov, D. D. Utilization of oil sludge and sawdust by using in the production of fuel briquettes : abstract. dis. ... Candidate of Technical Sciences : 03.02.08. - Penza, 2013. - 22 p.
11 Kosulina, T. P., Kononenko E. A. Improving the environmental safety of the oil sludge utilization product // Scientific journal of KubGAU. - 2012. - № 78.
12 Ruchkinova, O. I. Development of resource-saving technologies for the safe disposal of solid waste from oil production : abstract. day. ... Doctor of Technical Sciences : 03.00.16. - Perm, 2004. - 34 p.
Материал поступил в редакцию 16.09.22 *П. П. Шеповалов1, О. Штыка2, М. А. Елубай3
1,2«Компания Нефтехим ЛТД» ЖШС, Казахстан Республикасы, Павлодар к. 3ТораЙFыров университет^ Казахстан Республикасы, Павлодар к. Материал баспаFа тYстi 16.09.22.
Ц¥РЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫН 0НД1РУ КЕЗ1НДЕ КАЙТА ЭЦДЕУГЕ ЦИЫН ЩАЛДЫЩТАРДЫ ПАЙДАЛАНУ
Бул жумыста внеркэсттж щалдыщтардан щурылыс материалдарын вндiруге нег1зделген идея нег1зге алынды. Шитзаттыц бул турт щайталама пайдалану мэселей 21 гасырда eseKmi болып табылады. K,азiргi уащытта табиги ресурстарды утымды пайдалану ерекше мацызга ие. Осы eseKmi экономикалыщ проблеманыц шешiмi шитзатты кешендi пайдалану есебiнен тиiмдi, щалдыщсыз технологияларды эзiрлеу болып табылады, бул сонымен бiрге щалдыщтарды кэдеге жаратумен байланысты экологиялыщ проблеманы шешуге алып келедь Курылыстагы ресурстарды унемдеу мэселест шешу техникалыщ, уйымдастырушылыщ жэне экономикалыщ факторларды кешендi пайдалану жэне гылыми-техникалыщ прогрестi жеделдету арщылы мумкт болады. Курылыстагы ресурстарды унемдеудщ мацызды резервi вндiрiс пен тутыну щалдыщтары болып табылатын щайталама шитзатты кещнен пайдалану болып табылады. внеркэсттж щалдыщтардыц мвлшерi щогамдыщ вндiрiске щараганда тез всуде жэне всуден озып кетуге бешм.
Мащалада жол немесе шатыр материалдары сиящты битуминозды щурылыс материалдарын щайта вцдеу кезтде пайда болатын щалдыщтарды щайта вцдеу туралы айтылады.
Метц жумысымныц мащсаты-экономикалыщ жэне экологиялыщ пайда алу ушт щайта вцделген щалдыщтарды пайдалану туралы эдеби шолу.
Менщ жумысымныц мтдеттер^щайта вцделген щалдыщтарды талдау, сонымен щатар дайын внiмдi жэне мумкт болатын щолдану спектрт щарастыру
Кiлттi свздер: щайта вцделген щалдыщтарды, шатыр материалдарын, щурылыс материалдарын, битумды, щайта вцдеу.
*P. P. Shepovalov1, O. Shtyka2, M. A. Yelubai3
1,2LLP «Company Neftekhim LTD», Republic of Kazakhstan, Pavlodar 3Toraigyrov University, Republic of Kazakhstan, Pavlodar
THE USE OF HEAVILY RECYCLABLE WASTE DURING THE PRODUCTION OF BUILDING MATERIALS
This paper is based on the idea, which is based on the production of building materials from industrial waste. The question of the secondary use of this type of raw material is relevant in the 21st century. The rational use of natural resources is of particular importance at present. The solution to this urgent economic problem is the development of efficient, waste-free technologies through the integrated use of raw materials, which at the same time leads to the solution of the environmental problem associated with waste disposal. The solution of the problem of resource saving in construction is possible with the integrated use of technical, organizational and economic factors and with the acceleration of scientific and technological progress. The most important resource-saving reserve in construction is the widespread use of secondary raw materials, which are waste products of production and consumption. The amount of industrial waste is growing faster than public production and tends to outpace growth.
The article discusses the use ofrecycling ofwaste generated during the processing of bitumen building materials, such as road or roofing materials.
The purpose of my work is a literary review of the use of recycled waste to achieve both economic and environmental benefits.
The tasks of my work are the analysis of recycled waste, as well as the consideration of the finished product and the range ofpossible applications.
Keywords: use of recycled waste, roofing materials, building materials, bitumen, recycling.
