ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА В ПРОИЗВОДСТВЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Утеуова У

Использование техногенных отходов горно-металлургического комплекса в производстве эффективных строительных материалов

Таразский государственный университет им. М.Х.Дулати, г. Тараз., РК

В результате деятельности предприятий горно-металлургического комплекса на территории Казахстана скопилось более 20 млрд.т промышленных отходов при ежегодном поступлении около 1 млрд. т, в том числе 230 миллионов тонн радиоактивных. 95% от общего объема добываемой руды попадает в отходы, зачастую чрезвычайно токсичные и размещенные в неприспособленных для хранения местах. За период 1998-2002 годы их ежегодное образование возросло с 92 до 150 миллионов тонн в 2002 году, или возросло в 1,6 раза, а за последние 6 лет в 2 раза. Они сосредоточены преимущественно в Карагандинской - 29,4%, Восточно-Казахстанской - 25,7%, Костанайской - 17% и Павлодарской - 14,6% областях. Тяжелыми металлами и нефтепродуктами загрязнены также земли Кызылординской, Атырауской и Западно-Казахстанской областей. Здесь объемы брошенных и захороненных буровых шламов, замазученных и низкорадиоактивных вод, площади нарушенных земель трудно поддаются оценке.

Экологическая ситуация постепенно становится все более значимым фактором развития, влияющим на все сферы политического и экономического благополучия государства. В третьем тысячелетии мир изменяется все более быстрыми темпами, причем совместные действия государств по защите окружающей среды зачастую отстают от экономических и социальных изменений. Постепенно в экономику стран-членов СНГ проникают экологические стандарты развитых стран

Использование природных ресурсов, быстрое развитие экономики страны, а также все большое интеграция Казахстана в мировой бизнес в последние годы привело к наращиванию объемов производства, что вызывает необходимость наряду с рациональным использованием ресурсов и утилизацию образовавшихся техногенных отходов. Ученными и преподавателями факультета «Водного хозяйства, экологии и строительства» ТарГУ им.М.Х.Дулати на протяжении многих лет разрабатываются методики комплексного подхода к решению экологических проблем конкретных территорий нашей страны, технологии использования различных техногенных отходов в производстве.

Цель данной работы - выявление факторов и закономерностей, определяющих возможность утилизации минеральных отходов горно-металлургической отраслей Казахстана в технологии производства строительных материалов.

Применение многослойных стеновых изделий при строительстве современного жилья и общественных зданий с использованием утеплителей, как минераловатные изделия или полимерные, по своей долговечности утеплителя значительно меньше, чем у конструкционного материала, как порокерамического. При производстве высокопористых керамических материалов с высокими теплоизоляционными свойствами применяют различные способы образования пористой структуры: газообразования, пенообразования, введения выгорающих добавок и некоторые другие. Одним из перспективных направлений для исследований, в связи с широким применением синтетических пенообразователей в производстве пористых строительных материалов, является разработка технологии пенокерамических изделий. Наиболее высокая степень пористости с получением мелких замкнутых пор достигается при использовании пенового способа. Для получения пенокерамического кирпича на территории Казахстана вполне могут служить глинистые породы, суглинки, являющиеся распространенным не дефицитным сырьем /1,2/. Сущность его заключается в смешивании суспензии глины (шликера) с отдельно приготовленной пеной, полученной при обработке водным раствором поверхностно-активных веществ.

Физико-механические и эксплуатационные характеристики пенокерамических строительных материалов будут достигнуты тогда, когда при проектировании будут учтены все факторы, влияющие на процессы формирования структуры. В этой связи нами были исследованы свойства керамических масс основных технологических переделов получения пенокерамического материала ПКМ.

Нами было исследовано сырьевая смесь для изготовления стеновых строительных изделий включающая глинистое сырье, опилки, пенообразователь марки ПО-6НП дополнительно содержащий шлам цветной металлургии. Введение в состав сырьевой смеси дополнительно шлама цветной металлургии, в процессе формования с суглинком и пенообразователем, способствует образованию устойчивого каркаса сырца и тем самым сохраняет пористость материала в процессе сушки. При обжиге материала шлам цветной металлургии образует дополнительно микропоры путем выгорания органических веществ в результате, которого снижается средняя плотность и коэффициент теплопроводности. В таблице 1 приведены конкретные примеры составов предложенных смесей. В таблице 1 приведены конкретные примеры составов предложенной смеси.

Таблица 1.

№

Компоненты

Составы, мас.%

Суглинок

Шлам цветной металлургии Опилки или угольная пыль

Пенообразователь

78,4

1,5

0,1

72,5

2,25

0,2

66,7

0,3

Для изготовления стеновых керамических изделий используются следующие сырьевые материалы: суглинок, шлам цветной металлургии – отходы медеплавильного производства, угольная пыль пенообразователь марки ПО-6НП, древесные опилки. Химический состав шлама цветной металлургии ШЦМ, суглинка приведен в таблице 2.

Таблица 2. Химический состав

№	Материал	Состав, мас.%
№	Материал	SiO₂	Al₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O	P₂O₅	F	Fe₂O₃
1	Суглинок	60	12	8	1	1,1	0,2	-	-	3
2	ШЦМ	62,0	10,1	3-4	2-3	0,2	0,3	-	-	7,1

Технология приготовления образцов для изготовления строительных керамических изделий заключается в подготовке сырьевых материалов включающий измельчение суглинка, шлама цветной металлургии, приготовление пены, ее смешивание с суглинком, шламом цветной металлургии, опилками или угольной пылью. Подготовленную смесь заливали в металлические формы размером 380×190×190 мм. Влажность масс составляла в пределах 40-45%.Затем производили сушку при 100-120 ⁰С в течение 18-24 часов и обжигу при 950-1000 ⁰С в течение 12-15 часов. Физико-механические свойства изделий приведены в таблице 3.

Таблица 3. Физико-механические свойства изделий

Состав	Средняя плотность, кг/м³	Прочность при сжатии, МПа	Водопогло-щение, %	Морозо-стойкость, цикл.	Теплопро-водность ккал/м∙ч∙⁰С
1	820	7,1	22,5	35	0,14
2	760	6,6	23,2	35	0,12
3	730	6,2	24,3	35	0,10

Использование данной разработки позволит: значительно улучшить теплосопротивление стен здания и сооружения; расширить ассортимент керамических изделий; улучшить трудоемкость возведения зданий, а также утилизацию техногенных отходов производств.

Литература

1. Завадский В.Ф. Керамический стеновые материалы /В.Ф.Завадский, Э.А.Кучерова. Учебное пособие. Новосибирск. НГАСУ, 2003.-84 с.

2. /А.С. СССР № 1214630 СО4 В 33/00, 28.02.86 Бюл. №8. П.А. Иващенко, Л.В. Воронова, В.П. Варламов, В.А. Езерский Б.И./:

Состав, мас.%