Использование отходов предприятий при производстве нового материала — задача актуальная и важная. Рециклинг позволяет решить несколько проблем; во-первых, снижает стоимость конечной продукции, во-вторых, способствует росту конкурентоспособности, в-третьих, регулирует количество образующихся отходов и повышает долю вторичных материальных ресурсов (ВМР) в составе сырья для нового производства. Помимо этого, использование ликвидируемых остатков производства позволяют внедрить мало- и безотходную технологии, изучить сырьевой и энергетический потенциалы ликвидируемых материалов, а также снизить затраты на перевозку отходов, их содержание в местах складирования. В статье рассматривается применение альтернативного сырья для производства автоклавного газобетона.
Cодержание статьи
Обзоры, интервью, свежие новости и изменения в законодательстве — оперативно в нашем Telegram-канале. О самых важных событиях — в нашей группе ВКонтакте.
Особенности производства стеновых блоков из газобетона
Популярность стеновых блоков из газобетона автоклавного твердения, как изделий для кладки ограждающих конструкций зданий, в настоящее время неоспорима и продолжает расти. Это неудивительно: за явным преимуществом этих изделий перед самым распространенным стеновым материалом — кирпичом. Преимущества выражаются:
- в более низкой теплопроводности возводимой стены,
- в облегчении выполнения кладочных работ из-за небольшой массы материала,
- в точности геометрических размеров блоков,
- в упрощении транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ,
- в увеличении скорости выполнения строительно-монтажных работ по той причине, что газобетонные блоки значительно крупнее кирпича.
Газобетон — разновидность ячеистого бетона, изготавливаемая с применением газообразователей. Свою прочность он набирает в автоклаве под воздействием высокого давления и парообработки.
Известно, что для приготовления газобетонной смеси используются неорганические минеральные материалы:
- вяжущие (цемент и известь),
- заполнитель (песок, в виде молотого песчаного шлама), которые затворяются водой питьевого качества,
- газообразователь (алюминиевая пудра или паста).
Согласно СН 277-80 «Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона» известь для газобетонных изделий должна иметь время гашения — 5 — 15 мин. Такую известь в Российской Федерации могут делать немногие предприятия, и поэтому основная масса извести в настоящее время изготавливается со временем гашения меньше 5 минут.
Чтобы применение несоответствующей извести в производстве газобетона не ухудшало качество продукции, необходимо применять добавки — замедлители времени гашения. Самая популярная и экономичная из этих добавок — гипс. Поэтому большинство заводов по производству автоклавного газобетона в своей технологии применяет гипс.
Он может применяться в различных видах: в виде гипсового камня (CaSO4 · 2H2O) по ГОСТ 4013, гипсового вяжущего (CaSO4 · 0,5H2O) или ангидрита (CaSO4), выпускаемого по ГОСТ 125. В газобетонных составах гипс используется как добавка для регулирования структурообразования, нарастания пластической прочности, ускорения твердения газобетонных массивов. Обычно в составе газобетонов используется небольшое количество гипса — до 4 %, но некоторые производители рекомендуют добавлять и больше — 8-12%. Кроме того, при добавлении гипса можно экономить наиболее дорогостоящие вяжущие материалы газобетонных смесей — цемент и известь.
Использование альтернативного сырья: экономическое обоснование, результаты исследований
Учитывая то, что спрос на энергоэффективные стеновые материалы растет, а сырьевых ресурсов не хватает, в Российской Федерации, очень остро стоит вопрос об их экономии сырья и перед производителями ставится задача поиска альтернативных источников сырьевых ресурсов, в том числе из отходов других производств регионов.
В качестве одного из таких источников специалистами ООО «Сибирский Элемент — Рента-К» (далее СИБЭЛ-РК) решено было рассмотреть завод санитарно-керамических изделий в поселке Воротынск Калужской области. Отходом указанного производства являются формы, использующиеся при изготовлении санитарной керамики для ванных комнат. Эти формы, изготовленные из гипса, как правило используются в производственном обороте при формовке санитарно-керамических изделий несколько раз, а затем, потеряв свои эксплуатационные качества, подлежат утилизации.
Стояла задача проверить возможность использования отходов этих форм для частичной замены гипсового вяжущего в производстве автоклавного газобетона.
| Сравниваемые гипсовые материалы | Стоимость 1 т, руб | Расход на 1 м3, кг | Затраты на 1 м3 газобетона, руб | Затраты на дробление и перевозку 1 м3 отходов в цех, руб | Затраты на проектный годовой выпуск газобетона, тыс. руб | Годовая экономия, тыс. руб |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Гипсовый камень (применяющийся в настоящее время) | 767 | 18 | 13,81 | — | 4833,5 | - |
| Отходы гипсовых форм | 1 | 36 | 0,036 | 5 | 1762,6 | 3070,9 |
Приведенные в таблице данные показывают, что применение отходов гипсовых форм, при получении положительных результатов производственных испытаний, может принести экономическую выгоду обоим предприятиям.
Специалистами завода санкерамики были предоставлены результаты рентгенофазовых исследований прессованных таблеток из отходов гипсовых форм от 19.12.2017 г. Измерения проведены на приборе Full Analisis-Vac. 34 mm.
| Показатель | Значение | Показатель | Значение | Показатель | Значение |
|---|---|---|---|---|---|
| Масштаб ин. | 1,137 | SiO2, % | 1,24 | SrO, % | 0,16 |
| Сompton | 72,306 | MgO, % | 0,79 | Na2O, % | 0,15 |
| SO3, % | 50,51 | Al2O3, % | 0,45 | K2O, % | 0,13 |
| CaO, % | 40,94 | Fe2O3, % | 0,22 | П.П.П. | 5,42 |
По результатам РФА видно, что в исследованных пробах, веществ, не допускаемых к применению в составе газобетона, нет.
В лаборатории завода СИБЭЛ-РК были проведены дополнительные химические исследования отходов гипсовых форм. Определялось содержание , % и гипса по методике ГОСТ 4013-82.
| Наименование показателя | Гипсовый камень, используемый СибЭл Р-К в н.в. | Отходы гипсовых форм изготовления санкерамики |
|---|---|---|
| Содержание , % | 37,6 | 20,42 |
| Суммарное содержание гипса и ангидрита в пересчете на CaSO4·2H2O, % | 80,84 | 43,9 |
Как видно из приведенных результатов, суммарное содержание гипса и ангидрита в гипсовых отходах в два раза меньше, чем в природном гипсовом камне, применяемом на заводе в настоящее время, поэтому, чтобы не ухудшить технологические и технические свойства газобетонной смеси, дозировка гипсовых отходов должна быть увеличена в два раза относительно нормативного расхода гипса.
По результатам вышеприведенных исследований был запроектирован состав газобетона с частичной (50%) заменой гипсового камня на отходы гипсовых форм.
Лабораторные исследования
Для возможности применения этих отходов в производстве газобетона, разбитые гипсовые формы, были доставлены на производственную площадку ООО «Сибирский Элемент — Рента-К». При помощи молотковой дробилки они были раздроблены на куски размерами 0-50 мм. Затем, вместе с кварцевым песком, они были размолоты в мельнице мокрого помола. Таким образом, был подготовлен один бассейн (120 м3) шлама, для изготовления газобетонных массивов, из которого было залито 54 массива. Из одного массива получается 5,625 м3 готовой продукции. Далее массивы были порезаны на блоки размерами 625×300×250мм, проавтоклавированы по стандартному рецепту: подъем давления и температуры — 2 часа, изотермическая выдержка (12 Бар и 195 °С) — 6 часов, снижение давления и температуры — 2 часа. Из блоков вырезаны образцы-кубики размерами 100×100×100 мм, которые испытали на прессе марки MATEST на прочность при сжатии.
В результате производственных испытаний установлено, что добавление отходов гипсовых форм не ухудшает технологические и физико-механические свойства полученных газобетонных изделий.
Перспектива использования сырья: дополнительные исследования и опыты
Для принятия окончательного решения о применении отходов гипсовых форм в технологии изготовления газобетонов, необходимо более детальное изучение факторов, влияющих на безопасность и долговечность газобетона: морозостойкость, усадка при высыхании, теплопроводность, радиационная и пожарная безопасность, огнестойкость.
Для их проведения, из экспериментальных массивов, специалистами предприятия отобраны и переданы на испытания в специализированные лаборатории дополнительные образцы газобетона. При получении положительных результатов исследований, будет рассмотрена возможность полной замены применяемого природного гипса на гипсовые отходы.
Таким образом, применение отходов гипсовых форм производства санитарной керамики при изготовлении стеновых материалов из ячеистых бетонов автоклавного твердения, позволит внести вклад в решение проблемы образования отходов и принесет экономическую выгоду предприятиям.
Напишите, пожалуйста