Научная статья на тему 'РЕЦИКЛИНГ ОТХОДОВ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ И МЕЖСЛАНЦЕВОЙ ГЛИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА'

РЕЦИКЛИНГ ОТХОДОВ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ И МЕЖСЛАНЦЕВОЙ ГЛИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
56
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕЖСЛАНЦЕВАЯ ГЛИНА / ОТХОДЫ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ / КЕРАМИЧЕСКИЙ КИРПИЧ / ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Абдрахимов В. З.

Цель работы - получение керамического кирпича с использованием межсланцевой глины в качестве глинистого вяжущего, а также отходов углеобогащения в качестве отощающей и выгорающей добавки без применения природного традиционного сырья. Экологический мониторинг сегментов топливно-энергетического комплекса, в том числе прилегающих к ним территорий, дал крайне негативную оценку высокой степени загрязнения природной среды даже на особо охраняемых территориях. Эффективная утилизация крупнотоннажных топливно-энергетических отходов является одной из актуальных экологических проблем. Промышленность, производящая керамические материалы для строительной индустрии, имеет неограниченные возможности использования многотоннажных отходов. Поскольку природное сырье в настоящее время истощено, для производства керамического кирпича необходимо вовлечение в производство отходов обогащения угля и межсланцевой глины. При этом исключаются затраты на геологоразведку, строительство и эксплуатацию карьеров, освобождаются значительные земельные участки от воздействия негативных техногенных факторов. Использование межсланцевой глины и отходов углеобогащения в производстве керамического кирпича позволяет получать изделия с теплопроводностью и плотностью, соответственно, менее 0,250 Вт/(м·ºС) и менее 1300 кг/м3. Применение крупнотоннажных отходов топливно-энергетического комплекса способствует охране окружающей среды и расширению сырьевой базы строительных материалов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Абдрахимов В. З.

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

RECYCLING OF WASTE OF COAL ENRICHMENT AND INTER-SHALE CLAY USED FOR PRODUCING CERAMIC BRICKS

The research purpose is to produce ceramic bricks using intershale clay as a clay binder and coal preparation waste as a lean and burnable additive without the use of traditional raw materials. According to the environmental monitoring of segments of the fuel and energy industry, including the adjacent territories, the level of environmental pollution was high even in specially protected areas. Efficient disposal of largetonnage fuel and energy waste is one of the urgent environmental problems. The industry that produces ceramic materials for the construction industry has unlimited possibilities for using large-tonnage waste. Since natural raw materials are depleted, the production of ceramic bricks requires the use of waste coal and intershale clay. The costs of geological exploration, construction and operation of quarries are excluded, signifi cant land plots are freed from the impact of negative technogenic factors. The use of interslate clay and coal preparation waste in the production of ceramic bricks makes it possible to obtain products with thermal conductivity and density, less than 0.250 W/(m ºC) and less than 1300 kg/m3, respectively. The use of largetonnage waste from the fuel and energy industry contributes to the environmental protection and expansion of the raw material base of building materials.

Текст научной работы на тему «РЕЦИКЛИНГ ОТХОДОВ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ И МЕЖСЛАНЦЕВОЙ ГЛИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА»

9П99'7Г91а1ПА 11R XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ISSN 2500-1582 (print)

;7(2): 106-116 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY ISSN 2500-1574 (online)

ЭКОЛОГИЯ

Научная статья УДК 691. 574:66.013

https://doi.org/10.21285/2500-1582-2022-2-106-116

Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины для производства керамического кирпича

Владимир Закирович Абдрахимов

Самарский государственный экономический университет, г. Самара, Россия 3375892@mail.ru

Аннотация. Цель работы - получение керамического кирпича с использованием межсланцевой глины в качестве глинистого вяжущего, а также отходов углеобогащения в качестве отощающей и выгорающей добавки без применения природного традиционного сырья. Экологический мониторинг сегментов топливно-энергетического комплекса, в том числе прилегающих к ним территорий, дал крайне негативную оценку высокой степени загрязнения природной среды даже на особо охраняемых территориях. Эффективная утилизация крупнотоннажных топливно-энергетических отходов является одной из актуальных экологических проблем. Промышленность, производящая керамические материалы для строительной индустрии, имеет неограниченные возможности использования многотоннажных отходов. Поскольку природное сырье в настоящее время истощено, для производства керамического кирпича необходимо вовлечение в производство отходов обогащения угля и межсланцевой глины. При этом исключаются затраты на геологоразведку, строительство и эксплуатацию карьеров, освобождаются значительные земельные участки от воздействия негативных техногенных факторов. Использование межсланцевой глины и отходов углеобогащения в производстве керамического кирпича позволяет получать изделия с теплопроводностью и плотностью, соответственно, менее 0,250 Вт/(м°С) и менее 1300 кг/м3. Применение крупнотоннажных отходов топливно-энергетического комплекса способствует охране окружающей среды и расширению сырьевой базы строительных материалов.

Ключевые слова: межсланцевая глина, отходы углеобогащения, керамический кирпич, окружающая среда

Для цитирования: Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины для производства керамического кирпича // XXI век. Техносферная безопасность. 2022. Т. 7. № 2. С. 106116. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2022-2-106-116.

ECOLOGY

Original article

Recycling of waste of coal enrichment and inter-shale clay used for producing ceramic bricks

Vladimir Z. Abdrakhimov

Samara State University of Economics, Samara, Russia 3375892@mail.ru

Abstract. The research purpose is to produce ceramic bricks using intershale clay as a clay binder and coal preparation waste as a lean and burnable additive without the use of traditional raw materials. According to the environmental monitoring of segments of the fuel and energy industry, including the adjacent territories, the level of environmental pollution was high even in specially protected areas. Efficient disposal of large-tonnage fuel and energy waste is one of the urgent environmental problems. The industry that produces ceramic materials for the construction industry has unlimited possibilities for using large-tonnage waste. Since natural raw materials are depleted, the production of ceramic bricks requires the use of waste coal and intershale clay. The costs of geological exploration, construction and operation of quarries are excluded, signifi-

© Абдрахимов В. З., 2022

Pf"

AJ S-*

https://tb.istu.edu/jour/index

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины... Abdrakhimov V. Z.. Recycling of waste coal and intershale clay...

cant land plots are freed from the impact of negative technogenic factors. The use of interslate clay and coal preparation waste in the production of ceramic bricks makes it possible to obtain products with thermal conductivity and density, less than 0.250 W/(m °C) and less than 1300 kg/m3, respectively. The use of large-tonnage waste from the fuel and energy industry contributes to the environmental protection and expansion of the raw material base of building materials.

Keywords: interstitial clay, coal enrichment waste, ceramic bricks, environment

For citation: Abdrakhimov V. Z. Recycling of waste of coal enrichment and inter-shale clay used for producing ceramic bricks. XXI vek. Tekhnosfernaya bezopasnost' = XXI century. Technosphere Safety. 2022;7(2):106-116. (In Russ.). https://doi.org/10.21285/2500-1582-2022-2-106-116.

ВВЕДЕНИЕ

Большое значение в структуре экономики Российской Федерации имеет топливно-энергетический комплекс, причем гораздо больше, чем в развитых передовых странах [1]. В России этот комплекс выполняет не только функцию инфраструктурного характера, но и обеспечивает большую часть доходов - до 2/3, связанных с экспортом, из которого более 40% налоговых поступлений в бюджет, и 30% -ВВП. Комплекс относится к одному из основных функционально и динамично развивающихся производственных объединений экономики России [1, 2].

В настоящее время топливно-энергетический комплекс, по мнению некоторых экспертов, можно отнести к отрасли, в которой становятся востребованными цифровые технологии, в процессе которых практически все субъекты (само государство и его отрасли, объединения, поставщики и потребители) будет заниматься цифровизацией, а цифровая трансформация будет способствовать повышению конкурентоспособности топливно-энергетического комплекса с его ключевыми сегментами [2-4]. Следует отметить, что в XXI в. цифровизация топливно-энергетического комплекса и его ключевых сегментов становится одной из наиболее изученных в экспертном сообществе, но подходы к их изучению еще только формируются, тем не менее, топливно-энергетический комплекс максимально приближен к будущей цифровой экономике [2, 5].

Экологический мониторинг сегментов

топливно-энергетического комплекса, в том числе прилегающих к ним территорий, дал неутешительную оценку повышенному загрязнению природной среды даже на особо охраняемых природных территориях, акваториях и селитебных территориях, включая уязвимые экологические объекты арктических территорий [6].

Отходы топливно-энергетического комплекса крайне негативно влияют не только на природную среду, но и на здоровье людей, проживающих на этих территориях, поскольку такие отходы являются одним из основных источников загрязнения [7].

Твердые отходы добычи, обогащения и переработки различных углей (по степени углефикации различают три вида углей: бурый, черный и антрацит) составляют более 50% от общего объема промышленных отходов, образующихся в мире [8, 9].

Данные Федеральной службы по надзору в сфере природопользования показали, что общий объем отходов топливно-энергетического комплекса в 2018 г. составил 7 266 054,0 тыс. [9]. При размещении этих отходов, в том числе от переработки углей, необходимо оценивать негативные риски воздействия этих отходов на здоровье человека, экологические системы и природную среду в целом [9, 10]. Для определения негативного воздействия отходов топливно-энергетического комплекса на природную среду необходимо использовать достоверную информацию, особенно о миграционных способностях присутствую-

https://tb.istu.edu/jour/index

ш

371

107

/vT

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины... Abdrakhimov V. Z.. Recycling of waste coal and intershale clay...

щих в отходах вредных элементов: свинца, ртути и других вредных компонентов, переносимых в воду, воздух и почвы [9-11].

Также топливно-энергетический комплекс является основным загрязнителем природной среды: выбросы в атмосферу (48% от всех выбросов в атмосферу), сбросы сточных вод (36% от всех сбросов), в том числе с образованием твердых отходов (30% всех твердых загрязнителей) [12, 13].

Эффективная утилизация многотоннажных топливно-энергетических отходов является одной из актуальных экологических проблем [14, 15]. Промышленность, выпускающая керамические материалы для строительной индустрии, имеет неограниченные возможности использования крупнотоннажных отходов [12, 14, 15]. В современных экономических условиях, при ограниченном государственном финансировании геологоразведочных работ, очень важно принять оптимальные решения по использованию отходов топливно-энергетического комплекса для производства керамического кирпича, что даст максимальный социально-экономический эффект. Поскольку природное сырье в настоящее время истощено, для производства керамического кирпича необходимо вовлекать в производственный оборот отходы обогащения угля и межсланцевую глину. Это исключает затраты на геологоразведку, строительство и эксплуатацию карьеров, освобождает большие земельные участки от воздействия негативных техногенных факторов.

Евросоюз в лице своего парламента утвердил Директиву ЕС 2008/98, в которой приоритетом, несомненно, является не просто утилизация отходов, а переработка с целью вторичной переработки. Такая постановка вопроса также способствует решению проблемы экологической безопасности.

Кроме того, человечеству, живущему в настоящее время, необходимо учитывать временные экстерналии между поколениями, так как они тесно связаны с концепцией устойчивого развития. Современное поколение обязано при удовлетворении своих потребностей не уменьшать возможности следующих поколений в удовлетворении собственных потребностей, например, не оставлять потомству огромное количество многотоннажных отходов [12, 14, 15].

Постановка задачи. Учитывая сокращение запасов традиционного алюминий-содержащего силикатного сырья для производства керамического кирпича, необходимо найти новые пути их замещения различными видами топливно-энергетических отходов. Опыт передовых зарубежных стран показал техническую осуществимость этого направления, и его использование в качестве средства защиты природной среды от загрязнения.

Цель работы - получение керамического кирпича с использованием межсланцевой глины в качестве глинистого вяжущего, а также отходов углеобогащения в качестве отощающей и выгорающей добавки без применения природного традиционного сырья.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для исследования глинистого материала, который использовался в качестве межсланцевой глины, руководствовались техническими условиями ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камни керамические. Общие требования», которые также использовались для определения технических показателей. Поэлементный анализ и электронное фотографирование керамических образцов проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM 6390А ^ео1, Япония). Петрографические исследования проводили с использованием иммерсионных жидкостей, шлифов и аншлифов под микроскопом МИН-8 и МИН-7.

ш

N

,108

https://tb.istu.edu/jour/index

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины... Abdrakhimov V. Z.. Recycling of waste coal and intershale clay...

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Для получения керамического кирпича использовали межсланцевую глину в качестве глинистого вяжущего, а в качестве отощающей (для уменьшения усадки и сокращения времени сушки) и горючей добавки - отходы обогащения угля.

Представлены химические составы компонентов: оксид - в табл. 1, поэлементно - в табл. 2; дробное - в табл. 3, технологические - в табл. 4, микроструктура - на рис. 1, а минералогические составы - на рис. 2.

Таблица 1. Усредненный химический состав отходов топливно-энергетического комплекса Table 1. Average chemical composition of fuel and energy waste

Отход ТЭК Содержание оксидов, мас. %

SiO2 AhO3 Fe2O3 CaO MgO R2O П.п.п.

1. Межсланцевая глина 47,4 15,3 5,8 11,8 2,7 3,6 13,4

2. Отходы углеобогащения 40,5 14,3 5,6 3,2 1,2 2,4 32,8

Примечание: п.п.п. - потери при прокаливании; R2O=Na2O+K2O

Таблица 2. Поэлементный химический состав отходов топливно-энергетического комплекса Table 2. Element-by-element chemical composition of fuel and energy waste

Отход ТЭК Содержание элементов, %

C O Na Mg Al+Ti Si S K Ca Fe

1. Межсланцевая глина 3,73 52,06 0,46 1,04 7,20 18,66 1,83 1,75 10,53 3,35

2. Отходы углеобогащения 8,84 55,19 1,25 0,72 9,64+ +0,29 17,03 0,28 1,13 2,38 3,16

Таблица 3. Фракционный состав отходов топливно-энергетического комплекса Table 3. Fractional composition of fuel and energy waste

Отход ТЭК Содержание фракций в %, размер частиц в мм

>1 0,1-1,0 0,01-0,005 0,005-0,001 <0,0001

1. Межсланцевая глина 5 7 22 24 42

2. Отходы углеобогащения 12,8 24,2 12,1 23,2 27,7

Таблица 4. Технологические показатели отходов топливно-энергетического комплекса Table 4. Technological indicators of fuel and energy waste

Отход ТЭК Теплотворная способность (Q), ккал/кг Огнеупорность, оС

начало деформации размягчение жидкоплавкое состояние

1. Межсланцевая глина 1100 1260 1290 1320

2. Отход углеобогащения 2800 1250 1300 1350

https://tb.istu.edu/jour/index

Ш

109

vi^v

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины... Abdrakhimov V. Z.. Recycling of waste coal and intershale clay...

Рис. 1. Микроструктура отходов: а - межсланцевой глины; b - отход углеобогащения;

увеличение: а - Х2000; b - Х1000

Fig. 1. Waste microstructure: a - shale clay; b -coal enrichment waste; magnification: a - X2000; b - X1000

Доломит CaMgfCOah

R(AISijOa) Полевой Органика шпат

7%

5%

10%

Монтмориллонит

Лимонит FejOiiHW

5%

Гидрослюда

KJ0Mg0(4Ab03)(75i02)2H20

38%

6%

7%

Кальцит СаСОз

SÎ02 Кварц

22%

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

Доломит CaMg(CO,b

Лимонит FesOinifcO

7%

6% Гидрослюда

KjDM«0<4«l,OV[7S.OjJHp 18%

16% Органика

Si02 Кварц

37%

Полевой 12% шпат

R(AISi А )

b

а

Рис. 2. Минералогический состав отходов: а - межсланцевая глина; b - отход углеобогащения

Fig. 2. Mineralogical composition of waste: a - shale clay; b -coal enrichment waste

Межсланцевая глина. Межсланцевая глина образуется при добыче горючих сланцев на сланцеперерабатывающих заводах (шахтах) - это отходы горючих сланцев. По показателю пластичности исследуемая межсланцевая глина относится к среднепластичному глинистому сырью (числа пластичности 20-24) с истинной плотностью 2,55-2,62 г/см3.

Глинистые минералы в межсланцевых глинах в основном представлены гидрослюдой (рис. 2, а) с примесью

монтмориллонита; следовательно, его можно использовать в качестве добавки для повышения формуемости композиции. За счет повышенного содержания углерода (С=3,73%, см. табл. 2) межсланцевая глина имеет повышенную теплотворную способность ^=1100 ккал/кг).

Отходы углеобогащения. Отходы обогащения угля получают в основном методом флотации. Таким образом, шлам угольной флотации представляет собой отход обогащения угля, который в

S

N

„110

https://tb.istu.edu/jour/index

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины... Abdrakhimov V. Z. Recycling of waste coal and intershale clay...

высушенном состоянии - порошок темно-серого цвета, а во влажном состоянии -пластичная масса фракционного состава от 0,005 до 1 мм с содержанием мелких фракций (<0,01 мм) более 50%. Использование отходов обогащения угля позволит решить две очень важные задачи:

- получение качественного малозольного угольного концентрата из мелкого угля (шлам размером менее 0,5 мм), количество которого составляет до 20-30% общего концентрата;

- утилизация промышленных отходов и охрана окружающей среды.

Отходы углеобогащения, как видно из табл. 2 и 4, имеют высокое содержание органического вещества (С=8,84%) и теплотворную способность ^=2800 ккал/кг), что позволит использовать эти отходы в качестве выгорающей добавки. Такая добавка равномерно распределится внутри керамического кирпича, что будет способствовать эффективному процессу обжига изделия и сокращению времени обжига, что в итоге приведет к экономии электроэнергии.

В работах [16-18] показано, что повышенное количество органических веществ, содержащихся в отходах топливно-энергетического комплекса (см. табл. 1, 2 и 4: п.п.п. (п.п.п.>30%, табл.1), углерод (С=8,84%, табл. 2), теплотворная способность ^=2800 ккал/кг, табл. 4) способствуют возникновению глобаль-

ных потоков углеводородов. При этом в почву поступают эти потоки УВ из различных техногенных источников. В результате в почвах формируется определенный комплекс УВ различных классов в различном агрегатном состоянии, что отрицательно сказывается на фауне и флоре данного региона [16-18]. Следует отметить, что комплекс нефтяных углеводородов очень сложен по составу и содержит тысячи отдельных компонентов, различающихся по физическим, химическим и токсикологическим свойствам [19-21].

Сырьевые материалы высушивались до влажности не более 5%, затем измельчались до прохождения сквозь сито 1,0 мм, а высушенные материалы тщательно перемешивались. Керамическую массу готовили пластическим способом при влажности 20-24% (в зависимости от содержания глинистого компонента), из которой формовали кирпич. Кирпич-сырец высушивали до влажности не более 8% и затем обжигали при температуре 1050 °С. Изотермическая выдержка при конечной температуре составляла 60 мин. В табл. 5 приведены физико-механические показатели кирпича. На рис. 3 представлена эффективная технология производства легковесного сейсмостойкого кирпича. В табл. 6 приведены исследуемые составы керамических масс для производства кирпича.

Таблица 5. Физико-механические показатели кирпича Table 5. Physical and mechanical properties of bricks

Показатель Состав

1 2 3

Физико-механические показатели шихты и кирпича-сырца

Пластичность шихты (безразмерная величина) 18 15,4 12

Время сушки кирпича, час 72 58 48

Усадка высушенного кирпича, % 5,8 5,3 4,8

Физико-механические показатели обожженного кирпича

Плотность, кг/м3 1420 1350 1290

Морозостойкость, циклы 28 25 22

Механическая прочность на сжатие, МПа 12,8 11,2 10,7

https://tb.istu.edu/jour/index

w

,111

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины... Abdrakhimov V. Z. Recycling of waste coal and intershale clay...

Окончание табл. 5

Механическая прочность при изгибе, МПа 2,5 2.3 2,0

Теплопроводность, Вт/(м»°С) 0,44 0,28 0,22

Общая усадка, % 6,2 5,7 5,2

Рис. 3. Технология получения керамического кирпича

Fig. 3. Ceramic brick production technology Таблица 6. Составы керамических масс

Table 6. Compositions of ceramic masses

Содержание компонентов, мас., %

компонент 1 2 3

Межсланцевая глина 80 70 60

Отходы углеобогащения 20 30 40

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Исследования показали, что из межсланцевых глин и отходов углеобогащения получают керамический кирпич с низкой теплопроводностью. Одной из актуальных задач промышленности теплоизоляционных материалов в настоящее время является производство изделий с высоким коэффициентом полезного действия, теплопроводность которых составляет не более 0,25 Вт/(м*°С). Про-

изводство и потребление таких теплоизоляционных материалов в России намного меньше, чем в Европе и Северной Америке, несмотря на то, что во многих странах климат намного мягче. В настоящее время в теплоснабжении России около трети составляют потери. В России на обогрев жилых помещений расходуется в 2-3 раза больше энергии, чем в европейских странах. Так, индивидуальные дома в России потребляют от 600 до 800 кВт/(м2-год), в

S

N

„112

https://tb.istu.edu/jour/index

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины . Abdrakhimov V. Z.. Recycling of waste coal and intershale clay...

Германии - 250 кВт/(м2-год), в Швеции -139 кВт/(м2-год) [22].

Одним из наиболее эффективных путей решения этой проблемы является снижение потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции зданий, сооружений, промышленного оборудования и тепловых сетей, за счет применения эффективных теплоизоляционных материалов. К теплоизоляционным керамическим материалам относятся пористые заполнители и легкие кирпичи.

Для получения облегченного кирпича необходимо использовать выгорающие добавки. В группу выгорающих добавок входят различные виды твердого топлива - антрацит, коксовая мелочь и др. Их вводят в состав шихты от 10 до 20% по объему, т.е. до 50-70% от общей потребности топлива для сжигания. Назначение данных видов твердого топлива -создание пористости в керамических материалах и интенсификация процесса обжига внутри изделий.

Для производства керамического кирпича в качестве выгорающей добавки целесообразно использовать отходы обогащения углей, содержащие углерод (Са - несгоревшие органические остатки) более 7%, теплотворная способность Qн - более 2500 ккал/кг [23].

Кирпич керамический строительный в зависимости от плотности подразделяют на три класса: А - от 700 до 1000 кг/м3; Б - от 1000 до 1300 кг/м3; В - от 1300 до 1450 кг/м3. Как видно из табл. 6, полученные кирпичи с составом № 1 -2 относятся к классу А, а кирпичи состава № 3 - к классу Б. Кирпичи составов № 1 относятся к марке М125, а кирпичи состава № 3 - к марке М100.

Согласно требованиям, ГОСТ 5302007 «Кирпич и камень керамические. Общие условия» тепловые характеристики изделий оценивают коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии Л Вт/(м°С): до 0,20 - группа высокой эффективности; свыше 0,20 до 0,24 -

группа повышенной эффективности; свыше 0,24 до 0,36 - эффективная группа; свыше 0,36 до 0,46 - условно эффективная группа; свыше 0,46 - неэффективная группа (обычная).

Как видно из табл. 6, получено 6 керамических кирпичей, относящихся к разным группам:

- состав № 1, условно эффективные;

- состав № 2, действующие;

- состав № 3 - с повышенной эффективностью.

Повышенное содержание углерода (С) в отходах углеобогащения (см. табл. 2) позволяет повысить температуру внутри кирпича, снизить расход топлива, увеличить пористость и уменьшить массу готовой продукции. При выгорании органической добавки выделяется небольшое количество сопутствующих газов, что приводит к уплотнению стенок вокруг каждой частицы и, как следствие, увеличению прочности всего изделия.

ВЫВОДЫ

1. Использование межсланцевой глины и отходов углеобогащения в производстве керамического кирпича позволяет получать изделия с теплопроводностью и плотностью, соответственно, менее 0,250 Вт/(м°С) и менее 1300 кг/м3.

2. Получение керамических материалов с использованием промышленных отходов без применения природных традиционных материалов способствует переработке промышленных отходов, охране окружающей среды и расширению сырьевой базы строительных материалов.

Несомненным преимуществом использования крупнотоннажных отходов топливно-энергетического комплекса является разгрузка экологической обстановки, что способствует решению следующих задач:

а) размещение промышленных отходов и техногенных отложений, что поддерживает охрану окружающей среды;

б) учитывая, что в настоящее время

https://tb.istu.edu/jour/index

ш

371

113

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины... Abdrakhimov V. Z.. Recycling of waste coal and intershale clay...

природное сырье истощено, это вовлекает техногенные образования в оборот по производству строительных материалов;

в) освобождение значительных земельных участков от воздействия негативных техногенных факторов и рациональное использование ингредиентов промышленных отвалов на объектах стройиндустрии;

г) снижение стоимости строительных материалов;

д) рациональное использование природных ресурсов за счет вовлечения отходов в производство керамических материалов;

е) не включает затраты на разведку, строительство и эксплуатацию карьеров.

Список источников

1. Васильева В. Д. Топливно-энергетический комплекс России: проблемы и перспективы развития // Научное обозрение. Педагогические науки. 2019. № 2. С. 26-31.

2. Доржиева В. В. Цифровая трансформация топливно-энергетического комплекса России: приоритеты и целевые ориентиры развития // Креативная экономика. 2021. Т. 15. № 11. С. 4079-4094. https://doi.org/10.18334/ce.15.11.113802.

3. Грабчак Е. Л. Цифровизация в электроэнергетике: к чему должна прийти отрасль? // Энергетическая политика. 2020. № 1 (143). С. 16-21. https://doi.org/10.46920/2409-5516_2020_1143_16.

4. Жданеев О. В., Чубоксаров В. С. Перспективы технологий Индустрии 4.0 в ТЭК России // Энергетическая политика. 2020. № 7 (149). С. 16-33. https://doi.org/10.46920/2409-5516_2020_7149_16.

5. Turovets J., Proskuryakova L., Starodubtseva A., Bianco V. Green Digitalization in the Electric Power Industry // Foresight and STI Governance. 2021. no. 3. Р. 35-51. https://doi.org/10.17323/2500-2597. 2021.3.35.51.

6. Исаева Л.К., Сулименко В.А. Экологическая безопасность объектов топливно-энергетического комплекса. // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение и ликвидация. 2013. № 4. С. 4-9.

7. Курганова Д. А. Филиппова Е.В., Реховская Е.О. Переработка отходов производства и потребления на предприятия теплоэнергетики // Молодой ученый. 2019. № 52 (290). С. 326-328.

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

8. Шпинев Ю. С., Угольная промышленность России: проблемы и перспективы // Аграрное и земельное право. 2021. № 1. С. 42-46. https:// doi.org/10.47643/1815-1329_2021_1_42.

9. Силютин С. А., Эпштейн С. А. Отходы добычи и переработки углей. Методические подходы к оценке их экологической безопасности и направлений использования. Часть 1. Характеристика твердых отходов добычи и переработки углей в зарубежных странах // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2020. № 4. С. 5-19. https://doi.org/10. 25018/0236-1493-2020-4-0-5-19.

10. Шпинев Ю.С. Инвестиции в угольную промышленность - проблемы и особенности правового регулирования // Проблемы экономики и юридической практики. 2021. № 3. С. 146-151. https:// doi.org/10.24412/9215-0365-2021-67-5-22-26.

11. Favorskii O. N., Batenin V. M., Filippov S. P. Energy Development: Choice and Implementation of Strategic Decisions // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2020. Vol. 90. Iss. 3. P. 283-290. https://doi.org/10.1134/S1019331620030016.

12. Иваев М. И., Гайдук А. Е., Сафронов Е. Г., Абдрахимов В. З. Экономическая целесообразность использования золошлакового материала и исследование регрессионным методом анализа влияния его на физико-механические показатели стенового материала // Уголь 2022. № 4. С. 34-38. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2022-4-34-38.

13. Слепцов А. А. Потенциал топливно-энергетического комплекса Хабаровского края // Российское предпринимательства. 2018. Т. 19. № 9. С. 2427-2436. https://doi.org/10/18334/гр. 19.9.39325.

14. Сафронов Е. Г., Силинская С. М., Нарыжная Н. Ю., Абдрахимов В. З. Экологическая целесообразность рециклинга золошлака в производстве стеновых материалов и оптимизация керамических масс по техническим показателям // Уголь. 2021. № 6 (1143). С. 44-49. https://doi.org/ 10.18796/0041-5790-2021-6-44-49.

15. Abdrakhimov V. Z., Abdrakhimova E. S. Study of the Distribution of Iron Oxides in Intershale Clay and Oil Sludge Porous Filler with Mossbauer Spectros-copy // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2019. Vol. 53. Iss. 4. P. 703-707.

16. Gennadiev A. N., Pikovsky Yu. I., Tsibart A. S., Smirnova M. A. Hydrocarbons in soils: origin, com-posi-tion, behavior (review) // Eurasian Soil Science. 2015. Vol. 48. no. 10. P. 1076-1089. https://doi. org/10.1134/S1064229315100026.

17. Mao D., Lookman R., Van de Weghe H., Weltens R., Vanermen G., De Brucker N., Dies L. Estimation of ecotoxicity of petroleum hydrocarbon mixtures in soilbased on HPLC - GCXGC analysis // Chemosphere. 2009. V. 77. no. 1. P. 1508-1513.

Ш

N

„114

AJ

https://tb.istu.edu/jour/index

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины . Abdrakhimov V. Z.. Recycling of waste coal and intershale clay...

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2009.10.004.

18. Tang J., Lu X., Sum Q., Zhu W. Aging effect of petroleum hydrocarbons in soil under different attenuation Conditions // Agriculture, Ecosystems Environment. 2012. V. 149. P. 109-117. https://doi.org/ 10.1016/j.agee.2011.12.020.

19. Chang W., Dyen M., Spagnuolo L., Simon P., Whyte L., Ghoshal S. Biodegradation of semi- and non-volatile petroleum hydrocarbons in aged, contaminated soils from a sub-Arctic site: Laboratory pilot-scale experiment at site temperatures // Chem-osphere. 2010. V. 80. P. 319-326.

20. Pinedo J., Ibbez R., LizenJ., P.A., Irabien A. Human risk assessment of contaminated soils by oil products: total TPH content versus fraction ap-

proach // Hum Ecol. Risk Assess. Int. J. 2014. V. 20. no. 5. P. 1231-1248.

21. Barnes D.L., Chuvilin E. Migration of Petroleum in Permafrost-Affected Regions // Soil Biol. 2009. V. 16. P. 263-278. https://doi.org/10.1007/978-3-540-69371-0_18.

22. Абдрахимова Е.С., Рощупкина И.Ю., Абдра-химов В.З., Колпаков А.В. Влияние топливо содержащих отходов на структуру пористости теплоизоляционного материала // Строительство и реконструкция. 2018. № 2. С. 113-120.

23. Абдрахимов В.З. Экономические и практические аспекты использования отходов горючих сланцев в производстве легковесного кирпича // Экономика строительства. 2020. № 1. С. 64-73.

References

1. Vasilyeva V. D. Fuel and energy complex of Russia: problems and prospects of development. Nauchnoe obozrenie. Pedagogicheskie nauki = Scientific review. Pedagogical sciences. 2019;2:26-31. (In Russ.).

2. Dorzhieva V. V. Digital transformation of the fuel and energy complex of Russia: priorities and targets for development. Kreativnaja jekonomika = Creative Economy. 2021 ;15(11):4079-4094. (In Russ.). https://doi.org/10.18334/ce.15.11.113802

3. Grabchak E. L. Digitalization in the electric power industry: what should the industry come to? Jener-geticheskaja politika = Energy policy. 2020;1(143):16-21. (In Russ.). https://doi.org/ 10.46920/2409-5516_2020_1143_16.

4. Zhdaneev O. V., Chuboksarov V. S. Prospects of Industry 4.0 technologies in the fuel and energy complex of Russia. Jenergeticheskaja politika = Energy policy. 2020;7(149):16-33. (In Russ.). https://doi.org/10.46920/2409-5516_2020_7149_16.

5. Turovets J., Proskuryakova L., Starodubtseva A., Bianco V. Green Digitalization in the Electric Power In-dustry. Foresight and STI Governance. 2021; 3:35-51. (In Russ.). https://doi.org/10.17323/2500-2597.2021.3.35.51.

6. Isaeva L.K., Sulimenko V.A. Environmental safety of fuel and energy complex facilities. Pozhary i chrezvychajnye situacii: predotvrashhenie i likvida-cija = Fires and emergencies: prevention and elimination. 2013;4:4-9. (In Russ.).

7. Kurganova D. A. Filippova E. V., Rekhovskaya E. O. Processing of production and consumption waste at thermal power plants. Molodoj uchenyj = Young Scientist. 2019;52(290):326-328. (In Russ.).

8. Spinev Yu. S., Coal industry of Russia: problems and prospects. Agrarnoe i zemel'noe parvo = Agrarian and land law. 2021;1:42-46. (In Russ.). https://doi.org/10.47643/1815-1329_2021_1_42.

9. Silyutin S. A., Epstein S. A. Coal mining and processing waste. Methodological approaches to the

assessment of their environmental safety and areas of use. Part 1. Characteristics of solid waste from coal mining and processing in foreign countries. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten' (nauchno-tehnicheskij zhurnal) = Mining Information and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal). 2020;4:5-19. (In Russ.). https://doi.org/ 10.25018/0236-1493-2020-4-0-5-19.

10. SpinevYu.S. Investments in the coal industry -problems and peculiarities of legal regulation. Prob-lemy jekonomiki i juridicheskoj praktiki = Problems of economics and legal practice. 2021;3:146-151. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/9215-0365-2021-67-5-22-26.

11. Favorskii O. N., Batenin V. M., Filippov S. P. Energy Development: Choice and Implementation of Stra-tegic Decisions. Herald of the Russian Academy of Sciences. 2020;90(3):283-290. (In Russ.). https://doi.org/10.1134/S1019331620030016.

12. Ivaev M. I., Gaiduk A. E., Safronov E. G., Abdrakhimov V. Z. The economic feasibility of using ash-slag material and the study of the regression method of analyzing its effect on the physical and mechanical parameters of the wall material. Ugol'. 2022;4:34-38. (In Russ.). https://doi.org/10.18796 /0041-5790-2022-4-34-38.

13. Sleptsov A. A. The potential of fuel and the energy complex of the Khabarovsk Territory. Ros-sijskoe predprinimatel'stva = Russian entrepreneur-ship. 2018;19(9):2427-2436. (In Russ.). https://doi.org/

10/18334/gr. 19.9.39325.

14. Safronov E. G., Silinskaya S. M., Naryzhnaya N. Y., Abdrakhimov V. Z. Ecological feasibility of ash slag recycling in the pro duction of wall materials and optimization of ceramic masses according to technical in dicators Authors. Ugol'. 2021;6:44-49. (In Russ.). https://doi.org/10.18796/0041-5790-2021 -6-44-49.

15. Abdrakhimov V. Z., Abdrakhimova E. S. Study of

https://tb.istu.edu/jour/index

Ш

115

vi^v

/vT

Абдрахимов В. З. Рециклинг отходов углеобогащения и межсланцевой глины... Abdrakhimov V. Z.. Recycling of waste coal and intershale clay...

the Distribution of Iron Oxides in Intershale Clay and Oil Sludge Porous Filler with Mossbauer Spectroscopy. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2019;53(4):703-707.

16. Gennadiev A. N., Pikovsky Yu. I., Tsibart A. S., Smirnova M. A. Hydrocarbons in soils: origin, composition, behavior (review). Eurasian Soil Science. 2015;48(10):1076-1089. https://doi.org/10.1134/S10 64229315100026.

17. Mao D., Lookman R., Van de Weghe H., Weltens R., Vanermen G., De Brucker N., Dies L. Estimation of ecotoxicity of petroleum hydrocarbon mixtures in soilbased on HPLC - GCXGC analysis. Chemosphere. 2009;77(1):1508-1513.

18. Tang J., Lu X., Sum Q., Zhu W. Aging effect of petroleum hydrocarbons in soil under different attenuation Conditions. Agriculture, Ecosystems Environment. 2012;149:109-117. https://doi.org/10.10 16/j.agee.2011.12.020.

19. Chang W., Dyen M., Spagnuolo L., Simon P., Whyte L., Ghoshal S. Biodegradation of semi- and non-volatile petroleum hydrocarbons in aged, contaminated soils from a sub-Arctic site: Laboratory

Информация об авторах

В. З. Абдрахимов

доктор технических наук, профессор, почетный работник высшего и профессионального образования, профессор кафедры землеустройства и кадастров,

Самарский государственный экономический университет,

443090, Россия, г. Самара, ул. Советской Армии, 141

Вклад автора

Автор выполнил исследовательскую работу, на основании полученных результатов провел обобщение, подготовил рукопись к печати.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 11.05.2022. Одобрена после рецензирования 26.05.2022. Принята к публикации 06.06.2022.

pilot-scale experiment at site temperatures. Chemosphere. 2010;80:319-326.

20. Pinedo J., Ibbez R., Lizen J., P.A., Irabien A. Human risk assessment of contaminated soils by oil products: total TPH content versus fraction approach. Hum Ecol. Risk Assess. Int. J. 2014;20(5):1231-1248.

21. Barnes D. L., Chuvilin E. Migration of Petroleum in Permafrost-Affected Regions. Soil Biol. 2009; 16:263-278. https://doi.org/10.1007/978-3-540-69 371 -0_18.

22. Abdrakhimova E. S., Roshchupkinal Yu., Abdrakhimov V. Z., Kolpakov A. V. Influence of fuel-containing waste on the porosity structure of thermal insulation material. Stroitel'stvo i rekonstrukcija = Construction and Reconstruction. 2018;2:113-120. (In Russ.).

23. Abdrakhimov V.Z. Economic and practical aspects of the use of waste oil shale in the production of lightweight bricks. Jekonomika stroitel'stva = Economics of construction. 2020;1:64-73. (In Russ.).

information about the authors

Vladimir Z. Abdrakhimov

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Honorary Worker of the Higher and vocational education, Professor of the Department of Land Management and cadastres,

Samara State University of Economics 141 Sovetskoi Armii St., 443090 Samara, Russia

Contribution of the author

The author carried out research work, based on the results obtained, she generalized, prepared the manuscript for publication.

Conflict of interests

The author declare no conflict of interests.

Author have read and approved the final manuscript.

The article was submitted 11.05.2022. Approved after reviewing 26.05.2022. Accepted for publication 06.06.2022.

Ü1 11б 11б

AJ S-*

https://tb.istu.edu/jour/index

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.