Экология/2. Экологические и метеорологические проблемы  больших городов и промышленных зон.

Байконурова А. магистрант

Кызылординский Государственный университет им. Коркыт Ата, Казахстан

Утилизация отходов ТЭЦ в технологии минеральных вяжущих веществ

 

В настоящее время утилизация отходов промышленности является одним из актуальнейших проблем различных стран. Проблема промышленных отходов тесно связана с экологической безопасностью. К направлениям утилизации относится ее использование в производстве строительных материалов. Как известно при подготовке и после высокотемпе­ратурной обработки (сжигания) угля на выходе угольных тепловых электростанций обра­зуются золошлаковые материалы (ЗШМ), или золошлаки, которые в зарубежной практике принято называть попутными продуктами сжи­гания угля (ПСУ). ЗШМ - минеральное сырье определенного химического, минералогического и гранулометрического состава. Они - точно такой же товарный продукт, как электриче­ская энергия и тепло.

Также накопление (ЗШМ) в отвалах представля­ет серьезную опасность для окружающей при­родной среды в районе расположения тепловых электрических станций (ТЭС): они занимают большие площади; требует значи­тельных эксплуатационных затрат, которые влияют на повышение себестоимости произ­водства энергоносителей; часть золоотвалов по мере урбанизации территорий оказывается в районах жилищной застройки. Этот вопрос особенно актуален для крупных городов.

Проведенными многочисленными исследованиями доказано, что экономия портландцемента в бетонах за счет его замены золой ТЭЦ сухого отбора не превышает 15-20 % без потери их прочности. Повышенное количественное содержание золы содержание золы не нашло широкого применения, из-за недостаточной прочности цементно-зольного камня и дефицита высокоактивных портландцементов. При использовании высоких дозировок в золонаполненных вяжущих смесях  главной задачей является повышение реакционной способности золы-унос, достигаемое путем совместного измельчения с портландцементом в присутствии химических добавок.

Причем из-за малой химической активности золы, содержание ее в цементно-зольном вяжущем минимальная. Известно, что для повышения прочности цементно-зольного камня, золу-унос подвергают совместному помолу с портландцементом в различных измельчителях. При этом в составах цементно-зольных смесей их количество подбирается с учетом применения условий среды и требований эксплуатации.

Одним из способов повышения содержания золы в составе вяжущих является применение механохимической активация. В исследованиях и экспериментальных работах содержание золы было увеличено доя 50% за счет применения механохимической активации. При этом прочность изделий на его основе не изменилась. Необходимо отметить, что механоактивация значительно повышает химическую активность золы. Для оценки оптимального содержания золы в вяжущем использована методика подбора состава цементно-зольных вяжущих, основанная на определении наибольшего коэффициента эффективности Кэф использования цемента в золоцементных композициях. Такой подход дает возможность получить цементно-зольный камень требуемой прочности в заданные сроки при наименьшем расходе портландцемента. При этом коэффициент эффективности использования в данных условиях составляет 0,9.

Механизм повышения прочности при введении золы-унос в бетон, арболит связан с образованием центров кристаллизации вокруг микрочастиц золы-унос, располагающихся между зернами цемента. Необходимо отметить, что в процессе твердения происходит химическая реакция, в результате которой выделяется свободная известь, взаимодействующая с золой-унос,  образует дополнительный цементирующий материал. Кроме того, введение положительно заряженных частиц золы-унос в цементное тесто увеличивает флокулообразующие силы.

При использовании отходов промышленности специфичного химико-минералогического состава в ряде случаев в первый период структурообразования формируется малопрочный кристаллический сросток, который обуславливает низкую прочность изделий. Для формирования качественной вторичной структуры, необходимо разрушить малопрочный первичный кристаллический сросток приложением различного рода физических воздействий. В результате этого ускоряется процесс структурообразования, повышается прочность арболита и более полно протекают реакций гидратации и химического взаимодействия компонентов наполнителя.

Очевидно, что требуется новая концепция технологии применения зол, базирующаяся на получении стабильно высокого качества арболита, в составе которых используется зола ТЭС. Исследованиями установлено, что такие показатели бетонов достигаются при оптимальной дисперсности зол ТЭС, превышающей дисперсность цемента на 150-170 м2/кг, а возможный теоретический интервал их использования для экономии цемента составляет 20,6-32,4% [54, 57, 62].

Количество замещенного цемента значимо зависит от пуццоланической активности золы. В частности, при использовании малоактивных зол ТЭС количество замешенного цемента уменьшается, а их содержание увеличивается, обеспечивая создание однородной матрицы многокомпонентного цемента по дисперсному составу и соответственно стабильное качество арболита. Установлено, что золы ТЭС с оптимальными параметрами (дисперсность, содержание) повышают коррозионную стойкость и морозостойкость арболита, уменьшают водоотделение и арболитовой смеси, качественно улучшают поверхность изделий (практически отсутствуют крупные раковины), формуемых в кассетных формах, а также снижают энергоемкость и себестоимость готовой продукции. При комплексном использовании зол ТЭС и химических модификаторов предотвращается или значимо сокращается высолообразование на поверхности изделий с отделочной плиткой, а также на поверхности кирпичной кладки при введении означенного комплексного модификатора в состав строительных растворов.

 

Литература

 

1        Баженов Ю.М. и др. Применение промышленных отходов в производстве строительных материалов /Ю.М. Баженов, П.Ф.Шубенкин, Л.И.Дворкин. -М.: Стройиздат,1986. – 56 с.

2  Баженов Ю.М. Бетоны XXI века // Ресурсо- и энергосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций: Материалы Международной конференции. – Белгород, 1995. - С. 3-5.

3        Сулейменов С.Т. Физико-химические процессы структурообразования в строительных материалах из минеральных отходов промышленности. –М.:  Манускрипт. 1996. – С.133-138, 128.