Научная статья на тему 'Производство бетона из отходов АО "Алюминий Казахстана"'

Производство бетона из отходов АО "Алюминий Казахстана" Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
977
189
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОИЗВОДСТВО / БЕТОН / ОТХОДЫ / КРАСНЫЙ ШЛАМ / МОРОЗОСТОЙКОСТЬ / ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ / ПРОЧНОСТЬ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Касенов А.Ж., Тлеулесов А.К., Ахметбек А.Н.

Выполнен анализ отходов металлургических предприятий Павлодарской области и выявлено, что красный бокситовый шлам отходы Алюминиевого завода, могут найти свое применение в строительных материалах, в качестве вяжущего материала. Преимущество вяжущих на основе бокситовых шламов перед цементом или цементобетоном является отсутствие быстрого схватывания и замедленность процессов твердения. В связи с этим была разработана технология производства бетона с применением бокситового шлама. Выбрано оборудование поставщика ООО «АлтайСтройМаш» для производства бетонных блоков производительностью 12 куб. метров в сутки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Касенов А.Ж., Тлеулесов А.К., Ахметбек А.Н.

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

PRODUCTION OF CONCRETE FROM WASTE OF JSC "ALUMINUM OF KAZAKHSTAN"

The analysis of the wastes of metallurgical enterprises of the Pavlodar region is carried out and it is revealed that the red bauxite sludge waste from the Aluminum plant can be used in building materials, as an astringent material.The advantage of astringents based on bauxite slurries before cement or cement concrete is the lack of fast setting and the slowing down of hardening processes. In this regard, the technology of concrete production with the use of bauxite sludge was developed.The equipment of the supplier of LLC «AltaiStroyMash» was selected for the production of concrete blocks with a capacity of 12 cubic meter, meters per day.

Текст научной работы на тему «Производство бетона из отходов АО "Алюминий Казахстана"»

ГРНТИ 67.15.39; 53.37.13

А. Ж. Касенов1, А. К. Тлеулесов2, А. Н. Ахметбек3

'к.т.н, ассоц. профессор (доцент), кафедра «Машиностроение и стандартизация», Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан; 2магистр, ст. преподаватель, кафедра «Профессиональное обучение и защита окружающей среды», Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан; 3магистр, г. Павлодар, 140000, Республика Казахстан

e-mail: 'asylbek_kasenov@mail.ru; 2askaralek66@mail.ru; 3 ahmet-94.94@mail.ru

ПРОИЗВОДСТВО БЕТОНА ИЗ ОТХОДОВ АО «АЛюМИНИЙ КАЗАХСТАНА»

Выполнен анализ отходов металлургических предприятий Павлодарской области и выявлено, что красный бокситовый шлам — отходы Алюминиевого завода, могут найти свое применение в строительных материалах, в качестве вяжущего материала.

Преимущество вяжущих на основе бокситовых шламов перед цементом или цементобетоном является отсутствие быстрого схватывания и замедленность процессов твердения.

В связи с этим была разработана технология производства бетона с применением бокситового шлама. Выбрано оборудование поставщика ООО «АлтайСтройМаш» для производства бетонных блоков производительностью 12 куб. метров в сутки.

Ключевые слова: производство, бетон, отходы, красный шлам, морозостойкость, водонепроницаемость, прочность.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время на предприятиях горнодобывающей, металлургической, химической, деревообрабатывающей, энергетической, строительных материалов и других отраслей промышленности в Казахстане накопилось порядка 22 млрд. тонн отходов. Ежегодно образуется до 400 млн. тонн промышленных отходов и до 20 млн. м3 бытовых, из которых лишь 5 процентов идет на переработку от общего объема. В связи с этим в отвалах и шламохранилищах страны накоплено 5,9 млрд. тонн только твердых отходов.

Наиболее рациональным направлением утилизации промышленных отходов является их использование как техногенного сырья при получении различного вида продукции и прежде всего строительного назначения.

Решение проблемы ресурсосбережения в строительстве возможно при комплексном использовании технических, организационных, экономических факторов и ускорении научно-технического прогресса.

Важнейший резерв ресурсосбережения в строительстве - это широкое использование вторичных материальных ресурсов, которыми являются отходы производства и потребления. Объем промышленных отходов увеличивается более высокими темпами, чем общественное производство, и имеет тенденцию к опережающему росту. Только на удаление их и складирование расходуется в среднем 8-10 % стоимости основной производимой продукции.

Использование промышленных отходов обеспечивает производство богатым источником дешевого и часто уже подготовленного сырья; приводит к экономии капитальных вложений, предназначенных для строительства предприятий, добывающих и перерабатывающих сырье, и повышению уровня их рентабельности; высвобождению значительных площадей земельных угодий и снижению степени загрязнения окружающей среды. Повышение уровня использования промышленных отходов является важнейшей задачей [1-3].

Одно из наиболее перспективных направлений утилизации промышленных отходов - их использование в производстве строительных материалов, что позволяет до 40 % удовлетворить потребности в сырье, этой важнейшей отрасли промышленности. Применение отходов промышленности позволяет на 10-30 % снизить затраты на изготовление строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья, экономия капитальных вложений при этом составляет 35-50 %.

Развитие и совершенствование производства строительных материалов, повышение их экономической эффективности на современном этапе в значительной степени будут определяться рациональностью использования сырьевых ресурсов, полнотой вовлечения в производство отходов различных отраслей промышленности.

Промышленные отходы отрицательно влияют на экологические факторы. Прежде всего это относится к составу воздуха, эдафическим, гидрохимическим и гидрофизическим факторам. Эдафические факторы включают химический состав и структуру веществ, циркулирующих в почве; гидрохимические и гидрофизические - объединяют все факторы, связанные с водой как средой обитания разнообразных живых организмов.

Наиболее значительны выбросы предприятий энергетической, химической и металлургической промышленностей. В атмосферу поступают газообразные и твердые отходы при сгорании топлива, а также в результате разнообразных технологических процессов. Например, в зависимости от зольности угля, крупные ТЭЦ выбрасывают в атмосферу 10-100 т золы, распространяющейся в радиусе нескольких километров. Кроме того, в отходящих газах тепловых электростанций ежесуточно поступают в атмосферу десятки тонн серного ангидрида.

Источниками загрязнения атмосферы разнообразной пылью являются также предприятия по производству строительных материалов, горно-обогатительные комбинаты и другие предприятия, технологические процессы которых основаны на дроблении, измельчении и обжиге больших количеств минерального сырья. При работе, например, вращающихся печей для обжига цементного клинкера пылевынос составляет 8-20 % сухого сырья. Даже после очистки газовоздушные выбросы технологических агрегатов цементных заводов содержат 100-150 мг/м3 пыли. Учитывая, что объем отходящих газов из одной вращающейся клинкеро-обжиговой печи, зависящий от ее размеров, вида сырья, топлива и режима обжига, колеблется от 40 до 600 тыс. м3/ч, количество выносимой в атмосферу пыли даже при хорошей работе электрофильтров составляет около 100 кг/ч.

В соответствии с действующими нормативами все промышленные отходы делятся на четыре класса опасности: чрезвычайно опасные, высоко опасные, умеренно опасные, малоопасные.

Класс опасности промышленных отходов определяется содержанием в них определенных химических веществ:

- наличие в отходах ртути, сулемы, хромовокислого калия, треххлористой сурьмы, бензапирена, оксида мышьяка и других высокотоксичных веществ позволяет отнести их к первому классу опасности;

- наличие в отходах хлористой меди, хлористого никеля, трехокисной сурьмы, азотнокислого свинца и других, менее токсичных веществ дает основание отнести эти отходы ко второму классу опасности;

- наличие в отходах сернокислой меди, щавелевокислой меди, хлористого никеля, оксида свинца, четыреххлористого углерода и других веществ позволяет отнести их к третьему классу опасности;

- наличие в отходах сернокислого марганца, фосфатов, сернокислого цинка, хлористого цинка дает основание отнести их к четвертому классу опасности.

В зависимости от физико-химических свойств отходов, а также от их количества применяют различные методы обезвреживания и переработки: механические, биологические, химические, сорбционные, термические, а также комбинированные [4-9].

Баженов П. И. [10] предложил классифицировать побочные промышленные продукты в момент выделения их из основного технологического процесса на три следующих класса: А - продукты, не утратившие природных свойств; Б - искусственные продукты, полученные в результате глубоких физико-химических процессов; В - продукты, образовавшиеся при длительном хранении в отвалах.

Продукты класса А (карьерные остатки и остатки после обогащения на полезное ископаемое) имеют химию-минералогический состав и свойства соответствующих горных пород. Область их применения обусловлена агрегатным состоянием, фракционным и химическим составом, физико-механическими свойствами. Преимущественно минеральные продукты класса А применяются как заполнители бетонов, а также как исходное глинистое, карбонатное или силикатное сырье для получения разнообразных искусственных строительных материалов (керамики, извести, автоклавных материалов и др.).

Продукты класса Б получают в результате физико-химических процессов, протекающих при обычных или чаще высоких температурах. Диапазон их возможного применения шире, чем продуктов класса А. Особенно эффективно использование этих отходов там, где продуктивно реализуются затраты топливно-энергетических ресурсов и рабочей силы на их получение. Применение продуктов этого класса рационально прежде всего при производстве цементов, материалов автоклавного твердения, где повышенная реакционная способность исходного сырья дает высокий экономический эффект. Так, при использовании доменного шлака для изготовления шлакопортландцемента почти в два раза снижаются

топливно-энергетические затраты на единицу продукции, а себестоимость уменьшается на 25-30 %.

Продукты класса В образуются в результате физико-химических процессов, протекающих в отвалах (самовозгорание, распад шлаков и образование порошка и др.). Типичными представителями сырьевых материалов этого класса являются горелые породы.

Анализ отходов вывел следующие виды отходов металлургических предприятий: доменные, ферросплавные и сталеплавильные шлаки; шлаки, образующиеся при плавке руд цветных металлов; продукты обогащения руд; нефелиновые и другие шламы и др.

Непрерывный рост объемов металлургического производства влечет увеличение техногенного воздействия на окружающую среду в виде накапливающихся отходов производства. Это делает актуальной проблему утилизации отходов путем их переработки с доизвлечением содержащихся полезных компонентов.

Производство всех цветных металлов является материалоемким. Достаточно сказать, что для получения 1 тонны глинозема требуется более 2 тонн боксита или нефелина, т. е. половина компонентов переходит в отходы - красные шламы. По характеру происхождения эти отходы можно разделить на три группы:

1 Вещества, представляющие собой полностью или частично метаморфизированный минеральный нерастворимый остаток, например, бокситовый или нефелиновый шлам. Установлено, в частности, что красные шламы уральских алюминиевых заводов по фазовому составу - это смесь природных и вновь полученных минералов. В шламе содержатся недоразложившийся диаспор, гематит, нерастворимый в щелочно-алюминатных растворах, различные формы гидроалюмосиликатов натрия, гидрогранаты, шамозит, кальцит и т.д.

2 Вещества, выделенные из растворов, например, содосульфатный осадок, получаемый при переработке бокситов.

3 Вещества, выделенные из газообразной фазы, например, сульфат кальция, образующийся при очистке отходящих газов печей спекания известковым молоком.

В настоящее время утилизация красных шламов глиноземного производства привлекает внимание многих исследователей. Красные шламы содержат до 50 % оксида железа, а также значительное количество оксидов алюминия, кремния, титана, кальция, натрия и других ценных элементов, поэтому представляют собой нужное и полезное сырье. Однако проблема складирования красного шлама является весьма сложной. Во-первых, строительство шламовых полей - очень дорогое мероприятие. Во-вторых, под эти поля занимаются большие пространства плодородных земель. В-третьих, при высыхании красного шлама очень мелкие частицы его поднимаются ветром в воздух и разносятся на многие километры вокруг, покрывая землю красным налетом, который ухудшает плодородие окружающей почвы. В-четвертых, не исключено и дренирование подшламовых щелочных вод за пределы поля и загрязнение земли и воды. Красные шламы от переработки бокситов содержат меньше, чем нефелиновые,

оксида кальция и по этой причине еще не нашли в производстве вяжущих материалов широкого применения. Тем не менее шламы, особенно спековые, имеют хорошие перспективы в указанной технологии и массовое использование их в качестве железистого и комплексного компонента цементной сырьевой смеси является вопросом времени.

В Павлодарском регионе одним из видов таких отходов являются шламы глиноземного производства. Помимо проблемы хранения (пылеобразование, воздействие на грунтовые воды) существующих отходов актуальной является проблема подготовки новых отстойников шламов, а это, как правило, пригодные для сельскохозяйственной деятельности земли.

При производстве алюминия в качестве основного сырья используется боксит, в результате этого в больших количествах образуются отходы в виде водных суспензий дисперсных частиц - шламы. На одну тонну глинозёма получают около четырёх тонн шлама. Характерная особенность бокситовых шламов - это высокое содержание оксидов железа и алюминия.

Для производства строительных материалов промышленное значение имеют нефелиновые, бокситовые, сульфатные, белые и монокальциевые шламы. На алюминиевом заводе используется боксит, соответственно отходом является бокситовый шлам.

Предварительный анализ химического состава шламов позволяет сделать предположение о целесообразности их переработки с извлечением содержащегося в них в виде оксидов железа. Как показали научные исследования использование красного шлама возможно, как: добавки при агломерации, окомковании, доменной плавки железных руд, сырья для получения железа, шлакообразующего агента для рафинирования чугуна и стали, частичного заменителя глин при изготовлении литейных форм, добавки при производстве цемента и керамики, добавки при производстве строительного кирпича и огнеупоров, как основа для минеральных удобрений [11].

Также красный шлам может найти свое применение в строительстве дорог. Вопроса повышения долговечности дорог и снижения стоимости строительства был и остается одной из главных задач строителей.

Дорожное строительство является самой материалоемкой отраслью строительства, поэтому долговечность автомобильных дорог и их экономичность во многом определяется качеством и стоимостью материалов, используемых при их сооружении. Долговечность и надёжность дорожной одежды во многом обеспечивается путем применения в ее конструкции монолитных оснований.

На долговечность и стоимость строительства дорожных одежд оказывает влияние технология сооружения и сроки строительства. Поэтому применяемые материалы должны обладать способностью сохранять на всей протяженности технологического цикла неизменность технологических свойств и сразу после их уплотнения должны позволять устраивать вышележащие слои покрытия без какого-либо перерыва.

Одним из таких материалов, отвечающих вышеизложенным требованиям, являются бокситовые шламы Павлодарского алюминиевого завода.

Преимущество вяжущих на основе бокситовых шламов перед цементом или цементобетонном (цементоминеральными смесями) является отсутствие быстрого схватывания и замедленность процессов твердения. Если при работе с материалами, укрепленными цементом, время между приготовлением смеси и ее уплотнением обычно не должно превышать 4-6 ч, в противном случае качество устраиваемого слоя резко снижается, то при использовании шламовых вяжущих это время может достигать до 3-х суток. Это, в свою очередь, позволит увеличить длину сменной захватки, расширить фронт работ, увеличить производительность, а также исключить отрицательное влияние на конечную прочность материала непредвиденных остановок в технологическом регламенте, связанных с поломкой техники или с задержкой смеси.

В проекте ставились задачи по определению возможности применения отходов производства Павлодарского алюминиевого завода, а именно шлама в изготовлении строительных материалов. С этой целью в лаборатории Павлодарского Государственного университета им. Торайгырова были проведены эксперименты по подбору и определению состава образцов строительных материалов. Подбор состава строительных материалов проводился опытным путём, опираясь на данные исследований Новосибирского государственного технологического университета.

Изготовление образцов бетонных смесей с использованием шламоотходов в количестве 10-50 % от массы сухих компонентов.

Для начала был определен химический состав лабораторным спектрометром ДФС 500 бокситового красного шлама алюминиевого завода на. Данные исследования приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав красного шлама

Вещество Ре203 СаО А12о3 Ма20 К30

Процентное соотношение, % 21 40-45 4 23 1,75 0,27

Для изготовления образцов бетона в качестве материалов использовались следующие ингредиенты:

- песок ГОСТ 8736 - Песок для строительных работ. Технические условия;

- портландцемент ГОСТ 10178 - Портландцемент и шлакопортландцемент;

- бокситовый красный шлам алюминиевого завода;

- вода ГОСТ 23732 - Вода для бетонов и растворов.

Водо-цементное соотношение (В/Ц) принималось равным 0,3 от массовых составляющих цемента и шламоотходов.

г» " "

В качестве мелкого заполнителя использовался промытый речной песок бассейна реки Иртыш крупностью фракции 5 мм.

В качестве материалов для изготовления базового образца бетона С-1 использовались песок, портландцемент и вода. Состав базового образца по сухому компоненту включал в себя: 40 % цемента и 60 % песка.

Для изготовления серии, каждая из которых состояла из 6 образцов, было взято 2380 г песка в качестве мелкозернистого заполнителя, 1680 г цемента в качестве вяжущего вещества и 504 г воды. Сухие компоненты смешивались между собой, а затем добавлялась вода. Введение шлама было произведено замещением песка и портландцемента с шагом 10 %, при этом 5 % приходилось на долю песка и 5 % на долю замещаемого портландцемента.

В таблице 2 приведены составы бетонных смесей с использованием красного бокситового шлама.

Формы для образцов бетона имеют размеры 7*7*7 см, следовательно, объем 343 см3.

Таблица 2 - Составы образцов бетона с использованием к

Марка образца Массовая составляющая цемента, (%) Массовая составляющая песка, (%) Массовая составляющая шлама, (%)

SH0040 40 60 0

SH1035 35 55 10

SH2030 30 50 20

SH3025 25 45 30

SH4020 20 40 40

SH5015 15 35 50

расного шлама

После определения химического состава и состава компонентов образцов, лаборатории университета на имеющимся оборудовании были изготовлены образцы бетона, с различным содержанием шлама. Было изготовлено 6 серий, в которых предусмотрено по 6 образцов.

Рисунок 1 - Образцы бетона

По высыханию образцов было произведено взвешивание каждого экземпляра и рассчитана средняя масса каждой серии на лабораторных весах с шагом в 1 г. Результаты взвешивания занесены в таблицу 3.

Таблица 3 - Масса образцов бетона с использованием шлама

Марка образца Масса, (г)

1 2 3 4 5 6 среднее

SH0040 649 657 658 707 727 702 683,3

SH1035 703 711 703 674 706 713 701,7

SH2030 679 676 689 684 674 669 678,5

SH3025 636 637 687 669 623 558 635

SH4020 626 626 630 621 603 605 518,5

SH5015 583 595 581 605 619 602 597,5

При исследовании было установлено, что при добавлении шлама расход воды уменьшается это, безусловно, уменьшает себестоимость продукции.

Определение плотности образцов проводилось в соответствии с ГОСТ 12730.1 - 78. Плотность каждого образца р, г/см3 вычисляют по формуле:

т

Р = ^ (1)

где т - масса образца, г;

V - объем образца, см3, объем образцов постоянный 343 см3. Плотность марки 8Н0040 определяется по формуле:

649 , ™ ■ з р =-= 1.89 г / см

343 (2)

Остальные расчеты плотности образцов представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Плотность образцов шламобетонов

Марка Плотность, p (г/см3)

образца 1 2 3 4 5 6 ср

SH0040 1,89 1,92 1,92 2,06 2,12 2,05 1,99

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

SH1035 2,05 2,07 2,05 1,97 2,06 2,08 2,05

SH2030 1,98 1,97 2,01 1,99 1,96 1,9 1,96

SH3025 1,85 1,86 2,00 1,95 1,82 1,63 1,85

SH4020 1,83 1,83 1,84 1,81 1,76 1,76 1,8

SH5015 1,7 1,73 1,69 1,76 1,8 1,76 1,74

Проведенные опыты по изучению плотности образцов показывают, что при использовании в изготовлении бетона шлама, плотность изделии практически не уступает эталонному образцу, а образец марки даже превосходит эталон. Образцы марок SH0040, SH1035, SH2030, SH3025, SH4020 имеют плотность выше

1,8 г/см3, поэтому их можно отнести к классу легких бетонов. Образец марки SH5015 имеет плотность 1,74 г/см3 и относится к классу легких бетонов.

Определяем прочности образцов бетона с помощью измерителя прочности бетона «ПГМ-100МГ4». Прочность образцов занесена в таблицу 5.

При увеличении процентного значения массовой составляющей шламоотходов в бетонной смеси прочность бетона уменьшатся это отображено в таблице 5. Но при этом они соответствуют стандартам и могут применяться в строительстве, т.к. предел их прочности соответствует маркам бетона по прочности М250, М450, которые востребованы на рынке и нашли свое широкое применение в строительстве.

Таблица 5 - Показатели прочности образцов бетона с использованием шлама

Марка образца Показатель прочности, МПа

1 2 3 4 5 6 сР

SH0040 67 73,3 44,9 58,1 69,7 80,5 65,5

SH1035 65 53 67,3 55 70,5 71,9 63,78

SH2030 63,8 57,5 49,9 45,3 48,5 50,9 52,65

SH3025 51,4 47,3 54,9 41,2 45,5 50,3 48,4

SH4020 36,3 28,1 33,2 41,9 27,6 26,9 32,3

SH5015 13,8 14,6 25,6 23,7 12,5 19,4 18,2

Подробнее о марке бетона на прочность представлено в таблице 6. Марка и класс - наиболее важный показатель качества бетона, на который чаще всего обращают внимание при покупке бетона. Такие характеристики как: морозостойкость, водонепроницаемость, подвижность интересуют покупателей во вторую очередь.

Таблица 6 - Марка бетона и их прочность

Марка образца Предел прочности, МПа Класс бетона по прочности на сжатие Ближайшая марка бетона по прочности, М

SH0040 65,5 В50 М600

SH1035 63,78 В50 М600

SH2030 52,65 В40 М550

SH3025 48,4 В35 М450

SH4020 32,3 В25 М350

SH5015 18,27 В15 М200

По результатам проведенных опытов, указанных в таблице следует, что прочность бетона образцов с добавлением красного шлама соответствует требованиям ГОСТ 25192-2012 «Бетоны. Классификация и общие технические требования». Они могут найти широкое применение в строительстве.

Бетон марки М200(В15) подходит для широкого спектра строительных работ, т.к. обладает довольно высокой прочностью. Этот бетон можно использовать для

устройства фундаментов различного типа, изготовления подпорных стен, залива площадок. Бетон М200 применяют для изготовления лестниц, а в дорожном строительстве бетон М200 служит для формирования бетонной подушки под бордюр.

Бетон марки М350(25) применяют для изготовления плитных фундаментов. Высока прочность бетона позволяет внедрять его для производства многопустотных плит перекрытия, из него делают чаши бассейнов, дорожные плиты, несущие колонны и многое другое.

Бетоны марки М450(В35), М550(В40), М600(В50) содержат большое количества цемента, имеют высокую прочность, поэтому чаще всего применяются для изготовления ЖБИ конструкций специального назначения. Такие бетоны обычно не используют для возведения зданий. Основная точка приложения таких бетонов - гидротехническое строительство.

В технологическом регламенте ТР 95.02-99 даны общие понятия и универсальные дозировки, т.к. во всех регионах сырьевые компоненты разные, то дозировка регулируется индивидуально.

На начальном этапе производится замешивание смеси по универсальной дозировке и в зависимости от полученного результата производится корректировка. Практика показывает, что уже после 3-го замеса уровень подъема смеси и качество продукции начинает отвечать минимальным требованиям. В дальнейшем, в течении 1-2 недель, технология оттачивается до идеального уровня.

Главное условия получения стабильно хорошего качества:

1 Качество сырьевых компонентов. Чем выше качество сырья, тем более высокое качество готовой продукции. Цемент должен быть свежим, не «лежалым» (за 1 месяц хранения цемент теряет до 10 % марочной прочности, т.е. через месяц хранения цемента марки ПЦ400Д20 его марка снижается до 360, еще через месяц до 320 и так до нуля). Песок должен быть как можно мельче и с минимальным содержанием илистых и глинистых включений.

2 Стабильность поставок сырьевых компонентов. Характеристика используемых компонентов не должна изменяться от партии к партии. Изменение в любом компоненте влечет за собой необходимость корректировать состав смеси. Например, у цементов разных производителей может сильно различаться водопотребность. При изменении поставщика цемента, количество используемой в замесе воды может различаться на величину до 20 %, что в свою очередь влияет на уровень и интенсивность подъема смеси и как следствие на качество готовой продукции.

3 Стабильность условий производства. Температура сырьевых компонентов (главным образом воды) и температура в цехе оказывает большое влияние на интенсивность подъема смеси и равномерность набора прочности в массиве. Часто, пренебрегая этим пунктом, допускают следующие ошибки:

Во-первых, из-за плавающей от замеса к замесу температуры воды происходит неравномерный подъем смеси. Как следствие - все замесы поднимаются на разный уровень и на выходе получаем блоки разной плотности, а те массивы, которые не поднялись до уровня борта, считаются бракованными.

Во-вторых, из-за низкой температуры в цехе поверхность массива быстро остывает, и реакция твердения в этих местах сильно замедляется. В итоге получаем следующее - когда поверхность массива достигнет необходимой прочности для того чтобы можно было снять борта, в это время внутри массив набирает как правило такую прочность, что разрезать его на блоки уже не представляется возможным.

Производство бетонных блоков неавтоклавного твердения состоит из следующих основных технологических этапов: подготовка форм; подготовка бетонного раствора; заливка раствора в форму; резка бетонного массива; тепловая обработка; разборка массива на отдельные блоки.

Монтаж мини-линии конвейерного типа для производства бетона неавтоклавного твердения осуществляется в следующей последовательности:

1 Очистка площадки от всех посторонних предметов.

2 Определение мест расположения элементов линии и разметка в соответствии с планом расстановки оборудования.

3 Отбивка плоскости площадки по высоте.

4 Монтаж основных рельсовых путей.

5 Монтаж рельсовых путей передаточных тележек.

6 Монтаж и порядок сборки мини-формы конвейерной.

7 Монтаж поста заливки.

8 Монтаж основной камеры и камеры предварительного прогрева.

9 Монтаж опор для механических толкателей.

10 Монтаж резательной установки.

На рынке строительных материалов в последние годы блоки из бетона стали позиционироваться как доступная и качественная альтернатива основному композиционному материалу, используемому сегодня в отечественном домостроении - кирпичу.

Эти материалы используются, главным образом, в малоэтажном домостроении для возведения несущих стен, а также в многоэтажном жилищном и промышленном строительстве в качестве внутренних перегородок и как теплоизоляционный материал.

Малоэтажное строительство интересно тем, что предъявляет спрос на современные и экономичные строительные материалы, в частности, такие как газобетон и пенобетон.

Поставщик оборудования «АлтайСтройМаш» - холдинговая компания, специализирующаяся на производстве строительного оборудования. Компания работает с 2004 года.

Специалистами компании было разработано большое количество образцов технологического оборудования, в котором были применены современные научные разработки и ноу-хау.

В настоящее время компания производит оборудование для производства неавтоклавного бетона: линии стационарного типа, линии конвейерного типа (производительностью 6-12 м3 в сут.).

Таблица 7 - Комплектации мини-линии конвейерного типа

Линия 12МК (с механизированной резкой)

№ Наименование Ед. измерения Кол-во

1 Смеситель-активатор шт. 1

2 Поддоны форм передвижные шт. 19

3 Борта форм компл. 6

4 Механизированная резательная установка мини-линии шт. 1

5 Толкатель механический шт. 2

6 Передаточная тележка шт. 2

7 Рельсовые пути под передаточную тележку м 6

8 Рельсовые пути под формы м 18

9 Опоры для толкателя шт. 2

Таблица 8 - Основные технические характеристики смесителя-активатора

Наименование показателей

Объем

Рабочей емкости смесителя 145 л

Производительность

Бетонной смеси, до 2 м3/ч

Габаритные размеры

Длина 1040 мм

Ширина 711 мм

Высота 1496 мм

Высота загрузки

Высота загрузочного отсека, не менее 1511 мм

Мощность

Двигателя (220В, 380В) 2,2 кВт

Масса собственная

Смеситель-активатор 140 кг

Основными предполагаемыми источниками финансирования являются заемные средства банка 7 млн. тенге. В ходе реализации финансовые ресурсы будут использованы следующим образом, таблица 9.

Таблица 9 - Структура и назначение финансовых ресурсов

№ п/п Наименование Количество Сумма, тыс. тенге

1 Заемные средства

1.1 Основное оборудование 1 2 789,8

2. Оборотные средства

2.1 Цемент, кг 102 960 2 059,2

2.2 Песок 84 240 168,4

2.3 Вода 74 880 7,4

2.4 Алюминиевая пудра, г 195,84 391,6

2.5 Каустическая сода, кг 1080 324

2.6 Сульфат натрия, кг 1656 165,6

2.7 Смазка форм, кг 129,6 38,8

2.8 Электричество, кВт 5400 194,4

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

2.9 Поддон, шт 360 180

2.10 З/п рабочим 360 252

3 Единовременное формирование резервного и страхового производственного запаса 428,4

Итого заемных средств 7 000

В связи с тем, что главной целью предполагаемого проекта является организация производства, то необходимо рассчитать суммарные издержки, связанные с производственным процессом и реализацией готовой продукции. Расчет издержек проводиться в соответствии с таблицей 10.

Таблица 10 - Общие издержки по производственному процессу

№ п/п Наименование статей затрат Сумма, тенге

1 Сырье и основные материалы 3432528

2 Основная заработная плата 252000

3 Отчисления в соц. Страхование 45360

4 Амортизационные отчисления 172653

5 Накладные расходы 8452,4

Итого 3910993,4

Ежемесячные затраты на сырье и основные материалы принимаются в размере 3 432,5 тысяч тенге.

Объем фактической реализации 360 м2, Корпоративный подоходный налог 1 377 302,40 тенге, социальный налог 25 200 тенге, социальный отчисления 12 600,00 тенге в год, ежемесячная чистая прибыль 911 901,60 тенге, будут созданы новые рабочие места.

ВЫВОДЫ

В работе выполнен анализ отходов металлургических предприятии в Павлодарской области, было выявлено что красный бокситовый шлам, отход Алюминиевого завода, может найти свое применение в строительных материалах, в качестве вяжущего материала.

Преимущества вяжущих на основе бокситовых шламов перед цементом или цементобетоном является отсутствие быстрого схватывания и замедленность процессов твердения.

В связи с этим была разработана технология производства бетона с применением бокситового шлама. Выбрано оборудования поставщика ООО «АлтайСтройМаш» для производства газобетонных блоков производительностью 12 куб. метров в сутки.

Разработана финансовая модель проекта, которая показывает объем фактической реализации 360 м2 с созданием новых рабочих мест. Объем требуемых инвестиции 7 миллионов тенге, срок окупаемости 6 месяцев.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Кудрышова, Б. Ч., Станевич, В. Т. Производство строительных материалов на основе промышленных отходов как экологическая доминанта развития современной экономики // Наука и техника Казахстана. - 2014. - № 1-2. - С. 65-68.

2 Дворкин, Л. И., Дворкин, О. Л. Строительные материалы из отходов промышленности // Учебно-справочное пособие. - Ростов н/Д : Феникс. -2007. - 368 с.

3 Zhu Guoling, Zhang Helin, Xi Changsuo, Shan Lingzhen. Development of special protection for continuous casting of thin slag. - Kang T,ieh/Iron and Steel (Peking). - 1993. - Vol. 28. - № 8. - P. 27-29

4 Торпищев, Ш. К., Бейсембаев, М. К., Торпищев, Ф. Ш. Современный опыт и перспективы утилизации отвальных шламов глинозёмного производства // Наука и техника Казахстана. - 2001. - № 2. - С. 196-201

5 Комохов, П. Г., Грызлов, B. C. Структурная механика и теплофизика легкого бетона // Вологда : Изд. Вологодского научного центра, 1992. - 321 с.

6 Motz, H., Geiseler, J. Products of steel slags an opportunity to save natural resources // Waste Management. - 2001. - № 21 (3). - P. 285-293.

7 Kodama, K. Study on utilisation of blast-furnace slag // Concrete Transaction of the Japan Sosiety of Civil Ingineers. - Vol. 12. - 1981. - November. - P.278-279.

8 Carette, G. G., Painter, K. E., Malhotra, V. M. Sustained High Temperature Effect on Concrete made with normal portland Cement and slag, portland Cement and Fly ash. // Concrete International. - 1982. - Vol. 4. - № 7.

9 Pugin, K. G., Kalinina, E. V., Khalitov, A. R. Resource Saving Technologies of Construction of Bituminous Concrete Pavements Using Industrial Waste. // Proceedings of Perm National Research Polytechnic University. Urban Studies. - 2011. - № 2. - P. 60-69.

10 Баженов, П. И. Комплексное использование минерального сырья и экология: учебное пособие / П. И. Баженов. - М. : Изд. АСВ, 1994. - 264 с.

11 Ахметбек, А. Н., Касенов, А. Ж. Возможность использования красного бокситового шлама в строительстве // Образование и наука без границ. - 2017. Т. 12. - С. 64-67.

Материал поступил в редакцию 14.02.18.

А. Ж. Касенов1, А. К. Тлеулесов2, А. Н. Ахметбек3

«Казакстан Алюминий» А^-ныц калдыктарынан бетон енд1ру

1,2С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекеттiк университетi, Павлодар к., 140008, Казахстан Республикасы.

3Павлодар к., 140000, Казахстан Республикасы.

Материал баспаFа 14.02.18 тYстi.

A. Z. Kasenov1, A. K. Tleulesov2, A. N. Akhmetbek3

Production of concrete from waste of JSC «Aluminum of Kazakhstan»

1,2S. Toraighyrov Pavlodar State University,

Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan.

3Pavlodar, 140000, Republic of Kazakhstan.

Material received on 14.02.18.

Павлодар облысыныц металлургиялъщ кэсторындарыныц цалдыцтарына талдау жYргiзiлiп, Алюминий зауытынан шыщан цызыл боксит шламы цурылыс материалдары реттде тутцыр материал ретшде цолданыла алады.

Цемент немесе цемент бетонына дейт бокситтi суспензияга негiзделген тутцыр заттардыц артыцшылыгы — бул жылдам орнатудыц болмауы жэне берiктендiру процестерШц баяулауы.

Осыган байланысты боксит шламын цолданумен нацты вндiрiс технологиясы эзiрлендi. «АлтайСтройМаш» ЖШС жетюзушШц жабдыцтары тэултне 12 куб метр болатын бетон блоктарын вндiру ушш iрiктелдi.

The analysis of the wastes of metallurgical enterprises of the Pavlodar region is carried out and it is revealed that the red bauxite sludge — waste from the Aluminum plant can be used in building materials, as an astringent material.

The advantage of astringents based on bauxite slurries before cement or cement concrete is the lack of fast setting and the slowing down of hardening processes. In this regard, the technology of concrete production with the use of bauxite sludge was developed.

The equipment of the supplier of LLC «AltaiStroyMash» was selected for the production of concrete blocks with a capacity of 12 cubic meter, meters per day.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.