XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

ВВЕДЕНИЕ

Одним из крупных недостатков отечественной промышленности является ее высокая ресурсоемкость, обусловленная, в том числе, низким уровнем использования вторичного сырья. Даже самые загрязненные - коммунальные отходы - могут быть вовлечены в повторное использование на 30-40%. В странах Евросоюза использование этого потенциала достигает примерно 70%.Средний уровень использования отходов в Республика Казахстан составляет менее 10% [ 1].Современный подход к решению проблемы отходов в развитых странах базируется на принципе трех:

Рециклинг – процесс возвращения отходов в круговорот «производство-потребление»

- повторное использование отходов по тому же назначению, например стеклянных бутылок после их соответствующей безопасной обработки и маркировки (этикетирования);

- возврат отходов после соответствующей обработки в производственный цикл, например жестяных банок – в производство стали макулатуры – в производство бумаги и картона.

Для совокупности отходов и сбросов операцию рециклинга называют рекуперацией, для сбросов и порошкообразных, пастообразных отходов – регенерацией, для сбросов и выбросов – рециркуляцией[2].

Основные цели, достигаемые при вовлечении отходов в процесс рециклинга:

• снижение энергетических и экономических затрат на производство продукции по сравнению с продукцией из первичного сырья;

• снижение экологического ущерба за счет снижения добычи минерального сырья, заменяемого отходами;

• снижение экологического ущерба от захоронения отходов и уменьшение отчуждаемых земельных ресурсов [3].

В зависимости от качества отходы подвергаются переработке по следующим направлениям:

• отходы с высокой концентрацией полезных компонентов - источник получения ценных материалов и изделий («деловая» часть твердых коммунальных отходов (ТКО), бумага, пластики, отходы химической промышленности);

• крупнотоннажные промышленные отходы, которые могут быть использованы преимущественно для получения строительных материалов (строительные отходы, металлургической, горно-добывающей, горнообогатительной промышленности). В настоящее время в России для производства строительных наполнителей добывается более 300 млн т природного сырья, в то время как треть этого сырья может быть заменена на промышленные отходы, это обстоятельство относятся и Казахстану.

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

Объекты и методы исследования

Для создания эффективных состав строительного материала на основе отходов, использован клинкерный отход металлургического производства в пределах 23,5-24,4 мас.% позволяет утилизировать техногенные отходы, находящиеся в отвалах клинкера вельцеванияачисайских цинковых руд, обеспечивает необходимую прочность при сжатии и уплотненность получаемого продукта. Клинкерный отход «Ачполиметалл» в виде шлака массой около 4,7 млн. тонн хранится в открытых отвалах, в нем содержатся следующие компоненты, масс.%: Pb-0,05, Zn-0,98, BaSO₄ -2,2, FeS₂ -3,4, S_общ. -1,8, Ag -7,6, Fe₂O₃ -30,4, Fe_общ. -22,8, вода – остальное.

В качестве объекта исследование выбраны клинкерное отходы цветной металлургии и сероперлитсодержающие отходы производство серной кислоты. Отходы полиметаллического производства представляет собой твердый, спекший кусковой материал. Сероперлитсодержащий (фильтрационный) отход сернокислотного производства представляет собой спекший кусковой материал, твердость по шкале Мооса составляет 5±0,2. В связи с этим для измельчения отхода и других материалов использована роторная дробильная установка . Для заливки строительной смеси с целью получения строительных материалов использованы пластмассовые формы различной величины, а для изучения свойств строительных смесей – металлические формы для получения однородной массы использован вибростол, для исследования прочности полученных материалов применен измеритель прочности бетона электронный ИПС-МГ 4.03.

Результаты и обсуждение

Для получения строительного материала на основе отходов полиметаллического производства сероперлитсодержающие отходы производство серной кислоты, 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 использовансуперпластификатор С–3 на основе поликарбоксилатов. В последние 10-15 лет на строительном рынке появились новые виды суперпластифицирующих добавок, включённых в действующие нормативные документы [7-9]. 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.

Для получения тротуарных плиток на основе клинкерных отходов «Ачполиметалл» составлена смесь, включающая в следующих массовых соотношениях нижеприведенные компоненты.

Процесс изготовления строительных изделий проводится в следующей последовательности. Сначала составляется cyхaя cтpoитeльнaя cмecь, состоящая из песка, пopтлaндцeмeнта, в нее вносится предварительно измельченный до крупности 200 меш (0,1-5 мм) клинкерный отход «Ачполиметалл» массой. Затем вся полученная масса перемешивается до равномерного распределения компонентов по всему обьему смеси. В пoлyчeнную oднopoдную смесь вводится теплый водный раствор пластификатора С-3, затем дoбaвляется щeбень, пигмент и тщательно пepeмeшивается. Полученная смесь заливается в формы и уплотняется с помощью вибростола. Через сутки осуществляют распалубку изделия от формы ипродолжают их сушку в атмосферном воздухе в течение 7 суток. После сушки проводят определение физико-механических свойств, а именно прочности при сжатии и изгибе, водопоглощаемости, твердости, пористости и теплоизоляционности продукции.

В таблице представлены составы предлагаемой композиции и свойства плиток, изготовленных на ее основе.

№ проб	Исходная сырьевая смесь, г/% (вес/ % от общей массы)						Техническая характеристика состава
	Порт-ланд-цемент мар-ки М 400	Кл ин-кер-ны от-ход «Ач-полиметалл»	Пе-сок	Ще-бень	Кра-ситель	Плас-ти-фи-ка-тор	Проч-ность на сжа-тие, мПа	Водо-пог-лоща-емость,%	Плот-ность, кг/м3	Морозостойкость, цикл	Проч-ность на рас-тяжение при изгибе, мПа
1	978 24,6	885 22,2	734 18.4	1002 25,2	109 2,7	15 0.37	45,8	4,0	2400	290	5,5
2	843 26,2	698 22.0	683 21,5	596 18,8	90 2,8	9,8 0.31	49,5	6,4	2700	260	5,2
3	431 25,0	364 21,1	236 13,7	396 23,0	42 2.4	5,8 0.33	48,4	3,7	2500	280	5,0

Таким образом, можно утверждать, что переработка отходов является не только необходимым условием защиты окружающей среды, но и средством глобального ресурсо- и энергосбережения. Рациональная организация процесса переработки отходов в сочетании с эффективным современным оборудованием позволяет получать продукцию из вторичного сырья с себестоимостью в 2-2,5 раза ниже, чем для аналогичной продукции из первичного сырья, при сопоставимом качестве продукта.

Список литературы:

Лукьянчиков, Н.Н. Стратегия управления природопользованием/Н.Н. Лукьянчиков, А.А.Улитин. М.: Эльзевир, 2005. -184с.

ГОСТ 307772 – 2001: Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения.

Экологические проблемы мегаполисов и промышленных агломераций: Учеб. пособие/ М.А.Пашкевич, М.Ш.Баркан, Ю.В.Шариков, Р.Э.Дашко, И.Б.Мовчан, О.В.Черемисина, С.И.Фомин, П.В. Березовский, Д.Э.Чиркст, В.А.Арсентьев, Н.В.Михайлова, В.Н.Денисов, Р.В.Балуев, Ю.А.Карасев; Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2010. -202с.

Акбасова А.Д., Дуамбеков М., Саинова Г.А. Охрана почвы // Parisbookfair. Eurasian scientific and industrial chamber catalogue I. 2 Paris, 015 – 289 p.

G.A. Sainova, A.D. Akbasova, D.K.Sunakbaeva, M.M.Akeshova. Translocation of heavy metals in plants from technogenic polluted soil environments // MitteilungenKlosterneuburg 65. – 2015. –№ 3. Р. 143-147.

Акбасова А.Д., Колушпаева А.Т. Серосодержащие отходы нефтяной и химической промышленностей – ценные сырьевые продукты // Bulletind’Eurotalent-Fidjip – 2015. – №3. С. 68-72.

Касторных Л. Н. Добавки в бетоны и строительные растворы : учебно-справочное пособие. - Ростов-на-Дону : Феникс, 2005. - 221 с.

ГОСТ 24211-91 Добавки для бетонов. Общие технические требования. Взамен ГОСТ 24211-80. - М. : Издательство стандартов, 1992. - 17 с.

Изотов В. С. , Соколова Ю. А. Химические добавки для модификации бетона. - М. : Казанский государственный архитектурно-строительный университет : Издательство «Па-леотип», 2006. - 244 с.

Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. – М.:Агропромиздат, 1985. – 351 с.

Рокицкий П.Ф. Основы вариационной статистики для биологов. – Минск, 1961. – 220с

Код для цитирования: Скопировать