Рекуперативная технология утилизации шламовых отходов водоподготовки в строительных материалах с использованием суперпластификатора Melment 15G Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 87.53.91 + 691.5

Р. Ш. Валеев, И. Г. Шаихиев РЕКУПЕРАТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ШЛАМОВЫХ ОТХОДОВ ВОДОПОДГОТОВКИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА MELMENT 15G

Ключевые слова: Шлам подготовки химобессоленной воды, строительные материалы, модификация, пластификатор.

Исследована возможность использования шлама водоподготовки в качестве компонента гипсового вяжущего с модификацией пластификатором. Найдено, что добавление пластификатора в количестве 0,1 % в составе гипсового вяжущего способствует достижению прочностных характеристик и требуемых сроков схватывания согласно ГОСТ 125-79.

Keywords: Sludge water treatment, construction materials, modification, plasticizer.

The possibility of using sludge water as a component of gypsum with a modification of the plasticizer was investigated.

We found that the addition of a plasticizer in an amount of 0.5% in the gypsum contributes to the strength characteris-

tics and the required setting time according to GOST 125-

Одновременно с ростом мощностей различных отраслей промышленности, ростом городов, сложилась стабильная тенденция увеличения потребляемых продуктов производства тепловых электростанций, в виде пара и тепла с горячей водой.

В процессе получения теплоносителя имеют место сопутствующие проблемы получения исходного сырья - химически подготовленной воды для производства пара и горячей воды, такие как накипеотложение, коррозия метала и шламообразо-вание при производстве химобесоленной воды, как на предприятиях энергетики, так и предприятия нефтехимического и нефтеперерабатывающей отрасли.

Несмотря на изученность вопросов технологии утилизации шламов подготовки химобессол-леной воды (далее шламов ПХВ), фактическая ситуация по росту объемов данного складируемого шлама на шламонакопителях промышленных предприятий РФ, говорит об актуальности поиска новых возможных путей его утилизации.

Например, ежегодный объем образования шламов ПХВ направляемых для обезвоживания и долгосрочного хранения на шламонакопители, только по Республики Татарстан, составляет более десятка тысяч тонн в год. Общий объем накопленного шлама ПХВ на шламонакопителях Республики Татарстан уже превышает триста тысяч тонн, при этом, имеется стабильная тенденция постоянного роста объема накопления шлама.

Так, несмотря на первичную обработку природных вод до направления в сети технического водоснабжения «свежей» воды, используемой для получения тепла, вода всегда содержит растворенные соли. Образующиеся в процессе коагулирования воды с известкованием шламы ПХВ, химический состав которого изложен в источнике [1], направляются с продувочными стоками осветлителей взвешенного слоя осадка в специально созданные отвалы - шламонакопители, предназначенные для обезвоживания и долгосрочного хранения шлама.

79.

Данные шламонакопители - это огромная проблема, как для эксплуатирующих предприятий энергетики, так и для экологии района размещения шламона-копителя, несмотря на природоохранный характер сооружения.

Негативное воздействие шламонакопителей на окружающую среду можно выразить фильтратом суспензий в почву и грунтовые воды, а также вторичным выносом пыли и испарением газообразных продуктов с поверхности шламонакопителя, инфильтрационными потерями суспензий в процессе перекачки их в шламо-накопители и т. д.

Формирующийся в процессе складирования шлама безнапорный фильтрационный поток, содержащий находящиеся в шламе водорастворимые соединения оказывает неблагоприятное воздействие как на шламонакопитель, включая его основание, так и на окружающую среду. Системы пульпопроводов для транспортировки шламов, также, требуют отвода земельных участков, загрязняют почву и грунтовые воды при повреждении труб и насосов.

Изучением шлама ПХВ, как источника вторичного сырья, возможности его переработки занимались различные научно-исследовательские институты СССР, России.

Как результат данных трудов реализовано множество разработок по утилизации данного шлама (получение гипсового вяжущего путём нейтрализации шлама ПХВ серной кислотой с последующей обработкой в автоклаве, изготовление сварочных электродов, укрепление грунтов при возведении дорожных оснований, производство пластичной битумной мастики, производство керамических материалов, производство шпаклевочных растворов, использование в качестве химического мелиоранта для подщелачивания кислых почв, получение гашеной извести, изготовление ячеистых бетонов из портландцемента, рекультивация разработанных карьеров добычи известняка и т.д.).

Однако имеющаяся тенденция ежегодного роста объема складируемого шлама ПХВ говорит о необходимости развития имеющихся способов утилизации данных шламов и поиска новых путей его рекуперации.

Так, положительные результаты исследования [2] показали целесообразность использования шламов ПХВ в качестве наполнителя композиционного гипсового вяжущего при производстве сухих строительных смесей. С целью модификации физикотехнических свойств полученного [2,3] композиционного гипсового вяжущего (далее КГВ) проведено дополнительное изучение возможности утилизации шлама ПХВ как наполнителя вяжущего в присутствии химической добавки суперпластификатора Melment F15G. Суперпластификатор Melment F15G (производитель BASF Constraction Polymers, Trost-berg, Германия) представляет собой сульфониро-ванный порошковый продукт поликонденсации на основе меламина, полученный методом распылительной сушки (табл. 1).

Таблица l - Физико-технические характеристики добавки Melment Fl5G

Тип

Химическая основа

Форма

Цвет

Насыпная плотность, г/дм3

Летучие (потери при нагревании), мас. %

рН 20% раствора при 20°С

Рекомендуемая дозировка (мас. % на вес вяжущего)

Melment® Fl5G

Меламин-

формальдегид

порошок

белый

550-850

макс. 4,0

7-10

0,2-2,0

Суперпластификатор Melment F15G в твердофазном состоянии вводили в количестве 0,11% в состав композиции, содержащей оптимальное ранее [2] установленное количество шлама ПХВ (14,7%) при тонкости помола 14,5% по остатку на сите №008. На основе полученных данных были построены зависимости, представленные на рис. 1-2.

у

3

X

Л

S

а

о

К

40

20

10

Количество суперпластификатора Ме1теП 15G,%

Рис. 1 - Влияние суперпластификатора Ме1шеП Р150 на водопотребность и начало схватывания теста: ■ - нормальная густота, ♦ - начало схватывания гипсового теста

а

т

х

и

и

я

и

ф

ф

о

К

Количество суперпластификатора Melment 15G,%

Рис. 2 - Влияние суперпластификатора МеІшеП Е15С прочностные свойства КГВ: ■ - прочность на сжатие, ♦ - коэффициент размягчения

Из анализа кривых (рис. 1) видно, что введение добавки суперпластификатора МеІшеШ Р15в в количестве 0,1-1% позволяет понизить водопотребность гипсового вяжущего с 58% (контрольный состав без добавки) до 49%, при введении до 1% добавки МеІшеШ Р15в. Одновременно с этим наблюдается ускорение сроков схватывания гипсового теста. Так, при введении до

0.1% добавки сроки схватывания ускоряются с 36 минут (контрольный состав) до 20 минут. Дальнейшее увеличение количества добавки до 1% ускоряет схватывание гипсового теста до 25 минут.

Как видно (рис. 2), прочность гипсового камня при введении добавки суперпластификатора МеІтеШ: Б15в повышается. Так, введение 1% добавки позволяет повысить прочность гипсового камня на 35% относительно контрольного состава (без добавки суперпластификатора). Одновременно с повышением прочности гипса, при введении добавки суперпластификатора МеІшеШ: Б15в наблюдается улучшение показателей водостойкости гипсового камня (рис. 2). Данный факт, вызван, выявленным при исследовании, повышением плотности гипсового камня, за счет снижения водопо-требности гипсового вяжущего при введении суперпластификатора МеІшеШ Р15в.

Разработанный способ получения композиционного гипсового вяжущего модифицированного суперпластификатором МеІшеШ: Б15в вполне может служить одним из основных вариантов решения актуальной экологической задачи по утилизации, скопившихся в шла-монакопителях РФ шламов ПХВ установок химводопод-готовки.

Вместе с тем, внедрение данного способа использования шлама ПХВ в качестве наполнителя КГВ снизить себестоимость и энергоемкость производства гипсового вяжущего, снизить экологические платежи для промышленных предприятий у которых размещен на долгосрочное хранение данный шлам, обеспечит прекращение роста объемов складирования данного шлама на шламонакопителях.

Литература

1. Валеев Р.Ш. Рекуперативная технология утилизации шламовых отходов водоподготовки в строительные материалы с

30 §

использованием пластификатора С-3/ Р.Ш. Валеев, И.Г. Шайхиев // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. -Т. 14, № 13. - С. 41-45.

2. Валеев Р.Ш. Оптимизация состава и свойств композиционного гипсового вяжущего, модифицированного карбонатсодержащей добавкой / Морева И.В., Медяник В.В., Соколова Ю.А., Валеев Р.Ш.//- Сб. научн. трудов ЦРО РААСН, вып.3.-М.:2004.-С.18-23.

3. Валеев Р.Ш. Утилизация шламовых отходов теплоэнергетических централей при производстве строительных материалов / Р.Ш. Валеев, И.Г. Шайхиев // Экология и промышленность России. - 2010. - № 2. - С. 28-29.

© Р. Ш. Валеев - зам. гл. инженера НПЗ по производству очистки промышленных сточных вод, энергоснабжению, водоснабжению и канализации ОАО «ТАНЕКО», соискатель каф. инженерной экологии КНИТУ; И. Г. Шайхиев - д-р техн. наук, зав. каф. инженерной экологии КНИТУ, i1dars@inbox.ru.