Вы здесь

Асбестоцементные отходы: возможности использования для производства строительных материалов

Версия для печати

Асбестоцементные производства, как любые технические объекты, оказывают значительное воздействие на окружающую среду, и оно касается всех трех сред – воздуха, воды и почвы. Развитие асбестоцементной промышленности ведет к увеличению потребления воды и возрастанию объема асбестосодержащих отходов. Большое их количество, накапливаемое в процессе производства, свидетельствует о незавершенности технологической схемы и приводит к нарушению экологического равновесия, загрязнению окружающей среды из-за образования свалок и выбросов.

Надежные способы захоронения шламов являются дорогостоящими, поэтому в мировой и отечественной практике почти не применяются. В то же время вывоз отходов на свалку без специальной обработки запрещен. В связи с этим все больше внимания уделяется разработке технологий по обеззараживанию и переработке шламов асбестоцементного производства.

Серьезные теоретические исследования проведены в области шламовых и зольных отходов, отходов горнодобычи и переработки, отходов древесины и т.д. Из отдельных их видов или в комбинации с минеральным сырьем могут быть изготовлены почти все основные строительные материалы [1].

Асбестоцементные отходы и шламы в своем составе имеют компоненты, пригодные для получения на их основе строительных материалов различного назначения. Нельзя не отметить и еще одну причину, по которой вопросам их утилизации в настоящее время уделяется большое внимание: нехватку природных сырьевых ресурсов и повсеместное их удорожание.

На практике довольно часто не используются исходные преимущества отхода: дисперсность, агрегатное состояние, наличие химически активных фаз (способность к химическому взаимодействию, гидратации, твердению) и поверхностно-активных веществ. Обычно основным критерием выбора отходов служит их химический состав. При таком подходе сырье безвозвратно теряет свои уникальные свойства.

Согласно исследованиям [2, 3], у волокон асбеста с продуктами гидратации клинкерных минералов и последующей их карбонизации изменяются седиментационные характеристики. Такие волокна не способны витать и попадать в органы дыхания – следовательно, снимаются вопросы по экологической вредности асбеста.

Таблица 1

Содержание компонента, % по массе Химический состав асбестосодержащих отходов ОАО «Красносельскстройматериалы» ПРУП «Кричевцементношифер» среднегодовые значения

среднегодовые значения

отходы, использованные для исследований

влажные отходы сухие отходы SiO2 15,5–18,0 21,23–20,74 20,88 20,34 Al2O3 3,0–3,5 5,72–6,30 5,98 5,21 Fe2O3 2,6–3,5 4,88–4,8 4,84 5,13 CaO 44,0–48,0 53,04–53,93 53,56 52,91 MgO 2,8–4,0 1,12–0,1 0,44 0,63 SO3 4,0–5,0 1,4–1,8 1,52 1,42 ппп 23,0–24,0 10,83–11,92 11,12 12,46 Na2O 0,4–0,5   0,55 0,35 K2O 2,8–4,0   1,17 0,84 ∑R2O 2,0–3,0   1,72 1,19 Cr+6 0,007–0,008   0,0006 0,0008 влажность асбестита   70–80 73,5  

 

Таблица 2

Состав смеси Содержание Cr6+, ppm Средняя плотность, кг/м3 Предел прочности при сжатии образцов, МПа, в возрасте, суток 3 7 14 28 составы на основе влажных асбестоцементных отходов состав 1

 

ПЦ : ВАЦО : песок

 

10:14:76 4,07 2010 1,01 1,77 2,73 3,31 состав 2

 

ПЦ : ВАЦО : песок : щелок

 

9,8:13,7:74,5:2 0,11 1970 1,48 2,41 2,63 3,98 состав 3

 

ПЦ : ВАЦО : песок : Na2SO3

 

9,9:14,8:75,2:0,1 0,12 2000 1,35 2,27 2,52 4,27 составы на основе сухих асбестоцементных отходов состав 4 ПЦ : САЦО : песок 10:14:76 7,64 1930 2,44 3,21 5,25 6,84 состав 5

 

ПЦ : САЦО : песок : щелок

 

9,8:13,7:74,5:2 н.о. 1960 2,78 3,15 5,09 6,07 состав 6

 

ПЦ : САЦО : песок : Na2SO3

 

10:14:75,9:0,1 0,031 1930 2,12 2,38 3,17 4,27

Твердые отходы асбестоцементного производства могут являться высококачественным сырьем для изготовления строительных материалов и изделий, так как обладают высокой потенциальной гидравлической активностью [4]. Эффективный способ ее раскрыть – правильно подобранная термическая обработка твердых отходов. В этом случае гидратные новообразования и асбест будут подвергаться деструктурированию, а в системе накапливаются безводные продукты, обладающие гидравлической активностью.

Отходы асбестоцементного производства в виде асбестита (выброс из отстойников) представляют собой водную суспензию распушенных волокон асбеста, покрытых продуктами гидратации клинкерных минералов и неразложившихся цементных зерен.

Стоит задача найти такой способ переработки асбестоцементных отходов, чтобы получить материал, безопасный для здоровья людей и окружающей среды, с достаточно низкой стоимостью, гарантирующей экономическую эффективность его дальнейшего использования.

Авторы [5] систематизировали многочисленные данные о технологиях выпуска различных строительных материалов и изделий на основе асбестоцементных отходов. В зависимости от их вида, применяемого вяжущего и способов изготовления появляются материалы и изделия с различными свойствами: в частности, из мелких фракций асбеста и гидратированного цемента – теплоизоляционные скорлупы для изоляции трубопроводов диаметром 1–4 дюйма [7], другие термоизоляционные изделия [11].

Наиболее исследованы технологии переработки асбестоцементных отходов в производстве газобетонов [8] и изделий автоклавного твердения. Результаты показывают возможность повышения прочности автоклавных материалов на песчанистых портландцементах путем введения в состав бетонной смеси тонкомолотого затвердевшего асбестоцемента в количестве 6–8% массы цемента.

Авторы [9] предлагают использовать асбестоцементные отходы для изготовления безобжигового заполнителя пористой структуры.

В настоящее время в асбестоцементном производстве ПРУП “Кричевцементношифер” в год образуется 104,2 т асбестита и 56,8 т твердых отходов, которые используются для посыпки дорог. Данное решение едва ли рационально, если учесть, что указанные отходы – ценное сырье, о чем свидетельствует их химический состав (табл. 1), для применения при выпуске строительных материалов различного назначения.

Как показывают исследования [10], наличие асбеста обеспечивает повышенную прочность материала на растяжение. Наиболее высокой активности отходов можно достичь в результате обжига при температуре не менее 700 °С и помола. Однако это процесс энергоемкий, и для его осуществления требуется специальное оборудование.

При выборе рационального решения по переработке асбестоцементных отходов следует ориентироваться на технологические возможности предприятия, местное сырье и потребности региона в определенных материалах и изделиях.

Наименее затратной при имеющемся технологическом оборудовании является, на наш взгляд, организация производства сухих строительных смесей – интенсивно развивающейся сегодня отрасли строительной индустрии. Введение активных минеральных добавок местного происхождения как природных, так и искусственных в состав сухих строительных смесей – вполне возможная и решаемая задача. Большинство заполнителей искусственного происхождения обладает химической активностью и в той или иной мере дополняет либо повышает активность самого вяжущего.

В Республике Беларусь разработана нормативно-правовая база, определяющая требования к сухим строительным смесям: СТБ 1307–2002 “Смеси растворные и растворы строительные. Технические условия”, СТБ 1263–2001 “Композиции защитно-отделочные строительные. Технические условия”, СТБ 1496–2004 “Композиции полимерминеральные для устройства пола. Технические условия”. Полученный из них затвердевший раствор должен обладать прочностью при сжатии, водопоглощением, морозостойкостью, прочностью сцепления с основанием.

Другой важный аспект проблемы утилизации асбестосодержащих отходов – повышение их экологической безопасности за счет снижения содержания водорастворимого шестивалентного хрома. В производстве асбестоцементных строительных материалов происходит насыщение сильно щелочных технологических и сточных вод соединениями шестивалентного хрома. Их содержание в водах достигает 5–20 мг/л при предельно допустимой концентрации 0,1 мг/л, что значительно превышает установленные нормы. В странах ЕС требования к содержанию водорастворимого Cr (VI) для цементов и материалов на их основе – не более 0,0002% (2 ppm).

С использованием асбестоцементных отходов опробованы различные составы штукатурных смесей для наружной отделки, в рецептуру которых на стадии производства были дополнительно введены добавки-дехроматизаторы: щелок (отход производства ОАО “Светлогорский ЦКК”) и сульфит натрия.

Свойства цементосодержащих штукатурок на основе асбестоцементных отходов приведены в табл. 2.

Согласно требованиям ТНПА, предел прочности при сжатии штукатурок в проектном возрасте характеризуется маркой М4, то есть прочность при сжатии должна быть не менее 4 МПа.

Как следует из графика, ввод добавок, снижающих содержание водорастворимых хроматов, приводит к некоторому снижению прочностных показателей как на ранних, так и на поздних сроках твердения.

Сухие асбестоцементные отходы обладают более высокой потенциальной гидравлической активностью по сравнению с влажными. При этом на более поздних сроках твердения гидратные новообразования и асбест в большей степени подвергаются деструктурированию именно в составах с сухими отходами, и в этих системах накапливаются безводные продукты, обладающие гидравлической активностью. В результате прочность составов с сухими асбестоцементными отходами в возрасте 28 суток в 2 раза выше, чем у составов на основе влажных асбестоцементных отходов.

В германском научно-исследовательском институте проведены исследования по созданию технологии переработки асбестоцементных материалов. Вначале асбестоцементный материал подвергался тепловой обработке, затем измельченный продукт обжига вводился в качестве добавки к цементу CEM I 32,5R в количестве 5–15%. Установлено [6], что 5%-ные добавки положительно влияют на свойства цемента, обеспечивая прирост прочности на 20% в 2-суточном возрасте, на 13 – в 28-суточном и на 11% через 90 суток.

Оптимальное количество добавки асбестоцементных отходов способствует росту прочности как в ранние сроки твердения, так и в возрасте 28 суток [12].

Результаты показывают, что наиболее перспективными для дальнейших исследований в данном направлении являются составы на основе сухих асбестоцементных отходов, набирающие в проектном возрасте прочность, которая превышает регламентируемую.

Введение добавок, уменьшающих содержание водорастворимых хроматов, приводит к незначительному снижению марочности получаемой композиции, однако обеспечивает выполнение требования нормативных документов по содержанию Cr6+. Необходимо отметить, что все исследованные составы в проектном возрасте имели прочность, соответствующую требованиям ТНПА.

Литература

1. Соломатов, В.И., Коренькова, С.Ф., Чумаченко, Н.Г. Новый подход к проблеме утилизации отходов в стройиндустрии // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. – 2000. – № 1. – С. 28–29.

2. Лугинина, И.Г., Везенцев, А.И., Нейман, С.М., Турский, В.В., Наумова, Л.Н., Нестерова, Л.Л. Изменение свойств хризотил-асбеста в асбестоцементных изделиях под действием цементного камня и погодных факторов // Строительные материалы. – 2001. – № 9. – С. 16–18.

3. Манакова, Н.С., Кашанский, С.В., Плотко, Э.Г., Селянкина, К.П., Макаренко, Н.П. Использование асбестоцемента: эколого-гигиенические аспекты // Строительные материалы. – 2001. – № 9. – С. 19–20.

4. Иванова, И.В. Фазовый состав и гидравлическая активность продуктов термического разложения твердых отходов асбестоцементного производства // Строительные материалы. – 1993. – № 4. – С. 22–23.

5. Багаутдинов, А.А., Нейман, С.М. Утилизация асбестоцементных отходов в производстве строительных материалов // Строительные материалы. – 1993. – № 4. – С. 5–7.

6. Кройчук, Л.А. Безопасная переработка асбестоцементных материалов // Строительные материалы. – 1999. – № 7–8. – С. 50–51.

7. Руди, Ф.А., Бродский, В.П., Горобчан, С.И. Теплоизоляционные плиты на основе отходов асбестоцементного производства // Строительные материалы. – 1973. – № 7–12. – С. 33–34.

8. Манжурнет, В.В., Пащенко, А.А., Лаская, Е.А. Теплоизоляционный газобетон из отходов асбестоцементного производства // Строительные материалы. – 1961. – № 1–6. – С. 33.

9. Орентлихер, Л.П., Соболева, Г.Н. Безобжиговый композиционный пористый заполнитель из влажных асбестоцементных отходов и легкие бетоны на его основе // Строительные материалы. – 2000. – № 7. – С. 18–20.

10. Нацвалова, З.А., Черных, В.Ф. Строительные материалы на основе асбестоцементных отходов // Строительные материалы. – 1969. – № 1–6. – С. 22–24.

11. Гайгалас, К. Исследование асбестоцементных отходов как сырья для изготовления термоизоляционных изделий // ВНИИтеплоизоляция. Сб. тр. Вып. 2. – 1967. – С. 249–253.

12. Пьячев, В.А., Кокнаев, Н.Ф., Пирогова, Т.М. Отходы затвердевшего асбестоцемента повышают качество цемента // Цемент. – 1981. – № 5. – С. 21.


comments powered by HyperComments
Читайте также
23.07.2003 / просмотров: 6 097
Геннадий Штейнман XVIII съезд Белорусского союза архитекторов завершил свою работу. Еще долго мы будем обсуждать его решения, осмысляя свои и чужие...
02.09.2003 / просмотров: 8 821
Центр Хабитат является органом, осуществляющим информационно-аналитическое обеспечение работ Минстройархитектуры по устойчивому развитию населенных...
02.09.2003 / просмотров: 17 578
Беларусь всегда была на передовых позициях в вопросах ценообразования в строительстве в бывшем СССР. Однако еще в конце 1980-х годов, когда страна...