ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
(APPLICATION OF WASTE OF OIL AND GAS COMPLEX
IN MANUFACTURE OF SAFE BUILDING MATERIALS)
,
(научные руководители профессор , м. н.с. )
ГОУ ВПО КубГТУ
В настоящее время остро стоит проблема дефицита природных ресурсов вследствие бурного развития производительных сил. Степень их рационального использования остается в целом весьма низкой. Около 70% затрат в промышленности приходится на сырье, материалы, топливо и энергию. В то же время 10…99% исходного сырья превращаются в отходы, сбрасываемые в атмосферу и водоемы, загрязняющие землю.
Из отраслей-потребителей промышленных отходов наиболее емкой является промышленность строительных материалов. Установлено, что их использование позволяет покрыть до 40% потребности строительства в сырьевых ресурсах, экономия капитальных вложений достигает 35..50%.
Производство строительных материалов относится к числу наиболее материалоемких отраслей промышленности. Применение в производстве строительных материалов промышленных отходов является одним из основных направлений снижения материалоемкости этого массового крупнотоннажного производства, так как многие минеральные и органические отходы по своему химическому составу и техническим свойствам близки к природному сырью [1].
Наиболее распространенным отходом, применяемым в строительной индустрии, являются доменные шлаки, которые являются побочным продуктом при выплавке чугуна из железных руд. В настоящее время доменные шлаки являются ценным сырьевым ресурсом для производства многих строительных материалов и прежде всего портландцемента. В меньшей степени используются сталеплавильные шлаки и шлаки цветной металлургии. Они являются большим резервом получения строительного щебня и могут быть с успехом использованы в производстве минеральной ваты, портландцемента и других вяжущих материалов, бетонов автоклавного твердения.
При сжигании твердых видов топлива образуется большое количество отходов в виде золы и шлаков. Наиболее значительными направлениями их использования являются дорожное строительство, производство вяжущих, тяжелых и ячеистых бетонов, легких заполнителей, стеновых материалов. В тяжелых бетонах золы используют, в основном, в качестве активной минеральной добавки и микронаполнителя, что позволяет снизить расход цемента на 20—30%. В легких бетонах на пористых заполнителях золы применяют как добавки, снижающие расход цемента и как мелкий заполнитель, а шлаки в качестве пористого песка и щебня.
Золы и отходы угледобычи и углеобогащения являются эффективными топливосодержащими добавками в производстве керамического кирпича, они позволяют интенсифицировать процесс обжига, улучшить спекание керамического тела и сократить расход технологического топлива.
Также известно применение отходов химического производства, а именно фосфорных шлаков и фосфогипса. Эти отходы могут использоваться в производстве цементов и в производстве стеновой керамики. Существует ряд технологий получения строительного гипса из фосфогипса. Применение фосфогипса эффективно также в производстве портландцемента, где он не только позволяет, как и природный гипсовый камень, регулировать сроки схватывания цемента, но, будучи введенным в сырьевую смесь, выполняет роль минерализатора, снижающего температуру обжига.
Большая группа строительных материалов изготавливается с использованием отходов древесины. С этой целью используют опилки, стружку, древесную муку. Древесные опилки применяют, например, в качестве отощающей добавки при производстве глиняного кирпича, что позволяет уменьшить усадочные деформации в изделиях, повысить предел прочности и улучшить сушильные свойства. Также из отходов древесины изготовляют древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, арболит, ксилолит, опилкобетон, ксилобетон, фибролит, древесные пластики [1].
Ранее установлено, что отработанный силикагель можно использовать при изготовлении экологически безопасных строительных материалов - бетонов на основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (Патенты РФ № 2 74102 [3-4]. В продолжение этих работ нами предлагается использовать в производстве кирпичей отработанные кремнеземсодержащие адсорбенты и катализаторы, а также органо-минеральную добавку, представляющую собой продукт обезвреживания нефтешламов и силикагеля реагентным методом в присутствии оксида кальция (рисунок 1).
 |
Рисунок 1 – Схема предлагаемых добавок в производстве кирпича
Известные добавки в производстве кирпича, по их преобладающему влиянию подразделяются на следующие группы (рисунок 2):
- отощители, уменьшающие усадочные деформации в изделиях и улучшающие сушильные свойства керамических смесей (кварцевый песок, шамот, дегидротированная глина, древесные опилки, золы);
- пластификаторы, улучшающие формовочные свойства сырья (пластичные глины, отходы углеобогащения, органические отходы);
- плавни, снижающие температуру обжига керамических изделий, повышающие их прочность и морозостойкость (тонкомолотые отходы стекольного производства, отходы дробления перлитовых пород, различные шлаки, пиритные огарки, отходы обогащения апатитовой и боратовой руд);
- топливосодержащие добавки, уменьшающие расход технологического топлива при производстве керамических стеновых изделий и повышающие качество последних золы и золошлаковые смеси);
- добавки, корректирующие цвет обожженного тела и предотвращающие выцветы на его поверхности (окрашивающие; обеспечивающие равномерную окраску лицевой поверхности зa счет устранения высолов; добавки для лицевого слоя при двухслойном формовании, ангобировании);
- добавки для разувлажнения глинистого сырья повышенной карьеной влажности;
- специальные добавки - для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом. Для получения некоторых видов цветной керамики в сырьевую смесь добавляют оксиды металлов (железа, кобальта, хрома, титана и др.).
Рисунок 2 - Добавки в керамический кирпич
В большинстве случаев добавки оказывают комплексное влияние на свойства пластичного теста и готовых изделий [2].
С целью обезвреживания и утилизации крупнотоннажных отходов газовой промышленности – отработанного силикагеля, образующегося на установке подготовки газа и цеолитсодержащих катализаторов – отходов нефтехимии, предлагается введение его в керамический кирпич. Основным компонентом силикагеля и целитсодержащих катализаторов с высоким силикатным модулем является диоксид кремния, который является одним из основных компонентов глины. Введение их в состав теста повысит прочность изделий и, следовательно, позволит сократить обьем сырья, что выгодно с экономической стороны. В ходе проведенных исследований были получены опытные образцы керамического кирпича, соответствующего марке М-100, удовлетворяющие основным требованиям, предъявляемым к кирпичам по водопоглощению, морозостойкости, химической стойкости, механической прочности, водопроницаемости, истираемости, теплопроводности. Для производства силикатного кирпича подходящей добавкой является органо-минеральная добавка как содержащая оксид кальция и утилизированные отходы: отработанные силикагель и цеолитсодержащие катализаторы. Предполагается повышение механической прочности и теплопроводности.
Таким образом, использование в производстве кирпича отходы НГК позволит обезвредить и утилизировать их, уменьшить ресурсопотребление и получить экологически безопасные продукты.
НИР проведена в рамках реализации ФПЦ "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 – 2013 годы".
Список использованных источников:
1. , Дворкин материалы из отходов промышленности. М.: Феникс, 2007 – 368 с.
2. Микульский материалы (материаловедение и технология): Учебное пособие. - М.: ИАСВ. 20с.
3. , , Черных твердых отходов нефтегазового комплекса и использование их в качестве ВМР. 2. Утилизация отработанного силикагеля с получением экологически безопасных строительных материалов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2009. - №1. – С. 31-37
4. , , Черных отработанного силикагеля при производстве бетонов // Экология и промышленность России. – 2010 - № 2. – С. 30-32.
