Лекции 1-4. Дислокация накоплений многотоннажных отходов промпредприятий в Республике Башкортостан. Направления их использования в строительных технологиях.
Известно, что промышленность строительных материалов СНГ ежегодно добывает и перерабатывает около 2 млрд. т сырья. В себестоимости готовых стройматериалов и изделий удельный вес затрат на сырьё достигает 25-50%. Поэтому с целью снижения себестоимости продукции и экономии невосполнимого природного сырья должно придаваться особое значение использование в строительстве промышленных отходов, многие из которых часто занимают сельскохозяйственный и водный бассейны, а транспортирование и хранение их связаны с высокими материальными затратами. Утилизация отходов может дать и дает значительный экономический и экологический эффект. Особенно широкие возможности по использованию отходов различных видов производств имеются в промышленности строительных материалов, которая отличается высокой материалоемкостью. Разнообразие продукции этой отрасли позволяет найти рациональные направления утилизации практически всем видам отходов.
Однако в настоящее время использование промышленных отходов как вторичных материальных сырьевых ресурсов составляет незначительную долю, не превышающую 3-5%. Использование промышленных отходов сдерживается слабым внедрением безотходных и малоотходных технологий, недостатком спецоборудования, отсутствием оценки проектно-геологических изысканий по выявлению запасов отходов, ориентированием предприятий на первичные сырьевые материалы, а в последнее время – отсутствием материальной возможности многих предприятий для внедрения, что зачастую связано не только с незначительной реконструкцией, но и проектированием и строительством новых технологических линий.
Анализ информационных сведений по образующимся отходам на крупнейших промышленных предприятиях Башкортостана свидетельствует о их разнообразии по химико-минералогическому составу и объемам образований (см. таблицу). Многие отходы используются в больших объемах или полностью.
Так, золы, образующиеся от сгорания бурых углей Кумертауской ТЭЦ, как сухого отбора, так и гидроудаления, используются полностью в производстве керамического кирпича, строительных растворов и бетонов, при изготовлении железобетонных изделий и мелкоштучных стеновых блоков. Доменные шлаки Белорецкого металлургического комбината используются на 100% при производстве портландцемента и шлакопортландцемента с целью увеличения выпуска цемента и экономии клинкера. Отходы деревообработки и лесопиления используются на 87 и 92% соответственно по Республике Башкортостан и Уфимскому Доку.
Однако, многие крупнотоннажные отходы используются неэффективно или совсем не используются. К таким отходам относятся пиритные огарки и фосфогипс, твердые остаткишламов содового производства, шламы сахарного производства – дефекат, шламы химводоочистки, образующиеся при водоподготовке, общий ежегодный сброс которых составляет 256 т. Кроме того, следует заметить, что доменные шлаки Белорецкого металлургического комбината используются лишь гранулированные, которые составляют половину общего количества образующихся доменных шлаков. Остальное количество шлаков направляется в отвалы в виде остеклованных глыб. А между тем эти шлаки в гранулированном виде представляют ценное сырье как компонент для получения бесцементного вяжущего материала типа известково-шлакового, сульфато-шлакового и др., которые могут широко использоваться в производстве низкомарочных бетонов.
На основании анализа обзора научно-технических источников по использованию аналогичных отходов в ближнем и дальнем зарубежье и в России и с учетом потребности в стройматериалах в Республике Башкортостан предлагаются следующие направления утилизации крупнотоннажных отходов промышленных предприятий нашей Республики.
1 Использование фосфогипса
Фосфогипс является самым многотоннажным отходом. Ежегодный сброс его составляет более 700 тыс.т.
Имеющийся отечественный и зарубежный опыт применения фосфогипса позволяет предлагать возможность применения в качестве сырья отходы производства фосфорной кислоты (фосфогипса) Мелеузовского химзавода для изготовления гипсовых и гипсосодержащих вяжущих, на основании которых можно изготовлять различные изделия. Однако, следует отметить известные технологические трудности, возникающие при переработке этого отхода из-за вредных примесей кислотных остатков, которые требуется удалить. Известные зарубежные предложения по технологии очистки фосфогипса и связанная с ней технология дальнейшей переработки его основываются на промывке водой. Это вызывает дополнительные проблемы, связанные с необходимостью удаления промывочных вод (2-2,5 м3 воды на 1 т фосфогипса). Предложения нейтрализовать кислотные остатки фосфогипса цементом и получение высокопрочного гипса Г10 решает эту проблему, но требует введения кондиционного и фондируемого материала- цемента, в котором испытывается острый дефицит.
Оптимальным вариантом технологии переработки фосфогипса на гипсовое вяжущее является предложение Литовского НИИ, которое предполагает обработку известковым молоком сырого фосфогипса. Ими предложено аппаратурное оформление всего технологического процесса.
Заслуживает внимания производство ангидритового цемента, характеризующегося высокими прочностными показателями и водостойкостью по сравнению с фосфогипсовым вяжущим.
Следует заметить, что разработанные мероприятия по утилизации фофогипса Мелеузовского химзавода не являются оптимальными по следующим причинам:
При производстве гипсошлакоизвесткового вяжущего потребуется известь и шлак доменный гранулированный, которые являются фондированными дефицитными материалами. Используется при этом лишь 15-20% гипсового вяжущего.
Производство высокопрочного гипса требует применения портландцемента, в котором испытывается острый дефицит.
По намеченным мероприятиям будет утилизироваться лишь 50% отходов (остается более 900 тыс. т/год не использованных).
Считаем, что рационально выпускать из фосфогипса строительный гипс по литовской технологии и ангидритовый цемент. Применение этих материалов и строительных изделий на их основе, главным образом в малоэтажном строительстве, позволит решить жилищную проблему и экологическую. Однако следует заметить, что поскольку имеются противоречивые данные относительно радиационной активности мелеузовского фосфогипса, необходимо провести обстоятельные обследования шламонакопителя и отбор проб фосфогипса с привлечением специализированного института радиационной гигиены.
Кроме того, для разработки технологической и технической документации на производство вяжущих материалов требуется дополнительно провести экспериментальные исследования по использованию фосфогипса Мелеузовского химзавода с тем, чтобы всесторонне изучить этот отход: определить степень однородности, выявить все особенности технологического процесса и его влияние на изменение свойств фосфогипса, сопоставить технологические и экономические показатели различных продуктов, выпуск которых возможен из этого отхода. При этом следует учитывать не только заводскую и отпускную стоимость, но и потребность в нем.