X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Введение

Горное производство технологически взаимосвязано с процессами воздействия человека на окружающую среду с целью обеспечения сырьевыми и энергетическими ресурсами различных сфер хозяйственной деятельности. Элементы природы, которые могут быть вовлечены или уже используются человеком в хозяйственной деятельности для удовлетворения разнообразных потребностей, обобщаются понятием природных ресурсов. В широком плане под ресурсом следует понимать как источники получения вещества, так и пространство – среду их размещения и жизнедеятельности [1-2].

Стремительный рост потребления природных ресурсов сопровождается не только изменением количественных масштабов антропогенного воздействия, но и появлением новых факторов, влияние которых на природу, ранее незначительное, становится доминирующим. Наносимый природным компонентам ущерб ведёт к ощутимым последствиям и отражает обратную реакцию этого воздействия (негативную для общества) обобщаемую понятием «современная экологическая ситуация»[3].

Историческое развитие Земли и человеческого общества показало, как первоначальные проявления активности естественных (природных) или антропогенных (связанных с деятельностью человека) процессов могут быть превращены в определённые последствия, характер которых проявляется в различной степени и неоднозначно соответствует функционированию и состоянию источника воздействий. Последствия в природных объектах воспринимаются большей частью как эволюционные изменения, закономерности которых изучаются с целью более эффективного использования в хозяйственной деятельности самих процессов и явлений (селекция, энергообеспечение) или сопутствующих им полезных свойств (разработка месторождений полезных ископаемых). Условиями их развития обеспечивается состояние равновесия и взаимосвязи живой и неживой природы в общем кругообороте вещества и обмене энергией [4].

Последствия воздействий хозяйственной деятельности общества связаны с особенностями развития общественного производства (индустриализация, химизация, интенсификация) и характером уклада жизни человека (урбанизация, миграция, условия жизни). В результате чего формируются направления поиска принципов взаимодействия общественного производства и природной среды, обусловливая и необходимость целенаправленного управления использованием ресурсов. Таким образом, переработка или прямое использование образующихся на различных производствах отходов в качестве сырьевого материала является одной из актуальных задач современности.

Целью работы является разработка путей управления отходами, а именно, поиск и разработка методов эффективного и рационального использования производственных отходов АО “ Ачполиметалл” в производстве строительных материалов.

Методы исследования

Отход полиметаллического производства представляет собой твердый, спекший кусковой материал. Для их измельчения использована роторная и дробильные установки. Для заливки строительной смеси с целью получения строительных изделий использованы пластиковые формы тротуарных плиток различной формы и величины, а для изучения свойств строительных смесей применены металлические формы, для исследования прочности полученных материалов применен измеритель прочности бетона электронный ИПС – 4.03.

Результаты и обсуждение

Для получения строительного материала на основе отходов полиметаллического производства подобраны различные добавки, в качестве основных материалов использованы песчаный гравий, измельченные отходы, цемент, цветные пигменты.

Для управления свойствами формовочной смеси, для удобного укладывания и уменьшения зернистости в качестве модифицирующего компонента использован суперпластификатор С–3 на основе поликарбоксилатов. Как показали эксперименты, воздействуя на процессы формирования структуры, особенно на начальной (коагуляционной) стадии, суперпластификатор С–3 резко изменял реологические свойства цементной системы. При этом снизилось водопотребление, что в дальнейшем отражалось на параметрах кристаллизационной структуры. Дополнительно для получения декоративных брусчаток и бордюр в строительную смесь введены различные красители. Например, для получения красного и розового цвета – гематит железа, для голубого цвета – фталоцианиновый пигмент, для желтого – оксид железа, для зеленого – зеленый фталоцианиновый пигмент, коричневого–смесь гематита и пероксида и т.д. Вводимые пигменты также вносили определенный вклад в свойства строительной смеси, повышая химическую и коррозионную устойчивость.

Прочность изделий (брусчатки, бордюр) зависела от соотношения цемента и воды. Опытным путем выявлено, что при увеличении процентного содержания воды на 20-30% от необходимого количества, изделия теряют прочность почти в 2 раза. Расход пластификатора составляет не менее 0,5%, процентное соотношение красителя ~ 2% от объема всех компонентов в сухом виде. Обычно пластификатор и краситель растворяют втеплой воде, а затем вносят в цементную смесь. Полученная масса заливается в форму и уплотняются с помощью вибростола. Через сутки полученное изделие путем распалубки от формы разделяются и продолжается их сушка в атмосферном воздухе в течение 7 суток.

Таблица - Состав тротуарных плиток на основе отходов АО “ Ачполиметалл”

Опыт №	Цемент марки М400,г	Отход фракции (0-10),г	Песок,г	Щебень,г	Пигмент,г	Пласти-фикатор С-3,г	Проч-ность на сжатие,мПа
1	1010 (26,8%)	1020 (27,1%)	600 (15,9%)	1000 (26,6%)	110 (2,9%)	15 (0,39%)	93,3
2	850 (29,3%)	900 (31%)	450 (15,5%)	600 (20,6%)	100 (3,1%)	10 (0,34%)	94,4
3	450 (30%)	500 (32%)	200 (15,6%)	250 (20,5%)	80 (3,3%)	8 (0,33%)	95,5
4	900 (26%)	1030 (31%)	600 (15,9%)	900 (25%)	100 (2,8%)	15 (0,39%)	98,8

Результаты экспериментальных исследований показали повышение прочности с увеличением тонкости помола отходов. Оптимальные составы для брусчаток, бордюров представлены в таблице, а некоторые виды полученных строительных изделий и их структура представлены на рисунках 1 .

Рисунок 1–Некоторый вид строительного материала

Таким образом, на примере применения отхода полиметаллического производства для изготовления тротуарных плиток, бортовых камней показана возможность получения качественных строительных изделий по упрощенной технологии без обжига. Они отличаются повышенной прочностью, пористостью, влагоустойчивостью. Кроме того утилизация отходов приводит к оздоровлению окружающей природной среды и освобождению земельных участков.

Список литературы:

М.Е. Певзнер, В.П. Костовецкий, «Экология горного производства», - Москва, «Недра», 2005 г.

А.В. Колосов, «Эколого-экономические принципы развития горного производства», - Москва, «Недра», 2000 г.

С.Н. Подвишенский, В.И. Чалов, О.П. Кравчино, «Рациональное использование природных ресурсов в горнопромышленном комплексе», - Москва, «Недра», 1988 г.

Е.И. Захаров, А.А. Лебедкова, «Охрана окружающей среды. Для студентов горных специальностей», Учебное пособие. – Тула: ТулПИ, 2003

Код для цитирования: Скопировать