Исследование возможности применения промышленных отходов при получении смеси для строительных керамических материалов

ВВЕДЕНИЕ 8
1 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ И СПОСОБЫ ИХ УТИЛИЗАЦИИ 10
1.1 Обзор направлений утилизации промышленных отходов в производстве строительных материалов 10
1.2 Классификация отходов нефтегазовой отрасли 16
1.3 Области применения буровых шламов 18
1.4 Применение нефтешламов в производстве керамических строительных материалов 20
1.5 Выводы 25
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ 26
2.1 Выбор бурового шлама нефтяных месторождений ЮФО 26
2.2 Методы оценки свойств исходных материалов, структуры и свойств бурового шлама 27
2.3 Исследование структурно–минералогических и технологических особенностей исходного сырья 31
2.3.1 Физико-химические исследования 31
2.3.2 Рентгенофазовый анализ сырья 33
2.3.3 Радиологические испытания бурового шлама 35
2.3.4 Санитарно-эпидемиологические испытания буровых отходов 38
2.3.5 Определение пластичности исследуемого сырья 39
2.3.6 Определение формовочной влажности 41
2.3.7 Определение коэффициента чувствительности к сушке 42
2.3.8 Определение воздушной усадки 43
2.3.9 Определение огневой и общей усадки образцов 45
2.4 Выводы 47
3 ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ В ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 53
ПРИЛОЖЕНИЕ А 58

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время экологические вопросы во всем мире становятся все более актуальными. В результате человеческой деятельности степень загрязнения окружающей среды достигла катастрофических масштабов.
Утилизация промышленных отходов является серьёзной проблемой. Промышленными принято называть отходы различных промышленных предприятий, однако к ним также принято относить отходы теплоэлектростанций и строительный мусор.
Так как количество промышленных отходов значительно превышает количество отходов жилищно-коммунального хозяйства, разработка новых методов их утилизации является как никогда актуальной.
Существуют различные способы утилизации промышленных отходов, однако наиболее перспективным и быстро развивающимся направлением их переработки является их использование в производстве строительных керамических материалов. В зависимости от химического состава и физического состояния для каждого типа отходов существует свой оптимальный метод переработки.
Исходя из условий современного производства строительных керамических материалов в связи с истощением запасов высококачественного глинистого сырья и большими затратами на его доставку сложилась необходимость внедрять в производство местное суглинистое сырье. С целью повышения прочностных показателей керамических материалов из суглинистого сырья дополнительным компонентом вводится отход местной нефтяной промышленности – буровой шлам.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Обзор направлений утилизации промышленных отходов в производстве строительных материалов
Промышленными являются отходы промышленного производства, к которым относятся твердые, жидкие и газообразные отходы, образующиеся на предприятиях в процессе получения конечного продукта из сырья. В первую очередь техногенные отходы представляют собой остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. В настоящее время в Российской Федерации на промышленных предприятиях ежегодно образуется около 56 млн. т пылевидных и газообразных отходов, 65 км3 сточных вод и до 25 млрд. т твердых отходов, из которых основную часть составляют золы и шлаки тепловых электростанций (ТЭС), отходы добычи и обогащения полезных ископаемых, отходы металлургических производств, строительные отходы, а также отходы химической и лесной промышленностей.
При этом согласно данным Росприроднадзора вторично используется или обезвреживается только 10–20 % образующихся отработанных материалов, а остальная их часть отправляется на хранение, постепенно накапливаясь. Общее количество накопленных к настоящему времени отходов и масса образующихся ежегодно отходов на один-два порядка выше общей мощности предприятий народного хозяйства. Накопление промышленных отходов, с одной стороны, приводит к загрязнению окружающей среды, а с другой, является следствием нерационального использования первичных природных ресурсов, запасы большинства которых ограничены и исчерпаемы. Переработка промышленных отходов может стать источником большого количества сырья для химической, строительной и металлургической промышленностей [1].
В связи с этим утилизация промышленных отходов является актуальной экологической и экономической задачей. К основным отраслям промышленности, в которых техногенные отходы могут быть использованы в качестве вторичных ресурсов, относятся производство строительных материалов (цемент, кирпич, блоки), производство металлов, агропромышленный комплекс, стекольная, химическая и нефтехимическая промышленности. В настоящее время применение промышленных отходов в строительстве является главным направлением переработки такого рода отходов, которое позволяет перерабатывать различные виды отходов в большом количестве с получением изделий достаточно высокого качества.
В зависимости от физико-химических и технологических свойств для каждого типа промышленных отходов существует свой оптимальный метод переработки [1-2].
Утилизация зольных и шлаковых отходов. Самыми важными для строительной отрасли и первое место по объему среди отходов черной металлургии имеют доменные шлаки. В их состав может входить до 30 различных химических элементов, преимущественно в виде оксидов, среди которых в наибольшем количестве содержатся SiO2, Аl2O3, CaO, MgO.
Первым методом переработки доменного шлака является грануляция. Доменные и электротермофосфорные шлаки в случае гранулирования могут использоваться в производстве цементов. Альтернативное применение шлаков черных металлов заключается в их использовании для изготовления минеральной ваты. Для заполнения бетонов можно использовать шлаковую пемзу. Спросом пользуются и доменные шлаки из отвалов, образующихся при сливе отходов в отвал. В основном крупный заполнитель применяется при прокладке дорог, а также в качестве грунтовки под нижний слой бетонных покрытий.
Золошлаковые отходы ТЭС наиболее широко используются в цементной промышленности в качестве медленнотвердеющего самостоятельного вяжущего для дорожного строительства как активная гидравлическая добавка в сочетании с неорганическими, битумными или полимерно-битумными вяжущими, в качестве наполнителя или малоактивной добавки взамен части цемента. Активное применение золошлаковых отходов при изготовлении силикатного кирпича позволяет значительно сократить использование извести (экономия может составлять от 10 до 50 % в зависимости от состава) и песка (экономия около 30 %). Наибольшее количество золошлаковых отходов применяется в дорожном строительстве, где они применяются для засыпки неровностей рельефа, а также как наполнитель асфальтобетонных покрытий. Как наполнитель зола применяется также при производстве мастики для рулонных кровельных материалов [2].
Утилизация отходов горнопромышленного производства. Отвалы, образующиеся после разработок полезных ископаемых, содержат большое количество ценного для строительной области сырья, например, мела, глины, песка и других. Отвалы предприятий по обогащению руд содержат ещё более ценные компоненты, руды цветных металлов, к примеру, используют при получении композиционных вяжущих материалов, огнеупоров, облицовочных материалов, минерального волокна и других видов продукции.
На данный момент отвалы обогатительных предприятий практически не используются. Однако последние исследования обнаружили возможность использования отходов обогащения и добычи полезных ископаемых при производстве пористых заполнителей для керамических изделий, силикатного кирпича, штукатурных и кладочных растворов, активно использующихся в строительстве [2].
Утилизация отходов резины и пластмасс. Сложнее по сравнению с минеральными отходами поддаются переработке отходы пластика и резины. Наиболее крупнотоннажными и распространенными резиновыми отходами являются шины. Самыми распространенными методами их утилизации являются сжигание для получения тепла, пиролиз для получения жидкого топлива, близкого по свойствам к бензину, и твёрдого топлива, которое может служить заменой древесному углю. Также весьма популярно изготовление резиновой крошки для замены синтетического и натурального каучука при производстве различных резиновых изделий. Измельченные изделия из резины применяют для производства изоляционных материалов, напольных покрытий, звукоизоляционных материалов, дренажных матов. В строительстве отходы пластмасс в первую очередь применяются в качестве связующих для получения композиционных материалов и изделий, в которых наиболее перспективным направлением является применение измельченных отходов в качестве наполнителей. Отходы пластмасс также применяют в композициях с традиционными строительными материалами с целью модификации их свойств, для получения звукоизоляционных плит и панелей, в производстве герметиков, используемых при возведении зданий, гидротехнических сооружений и т.д. [3].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Иванова О.А., Реховская Е.О. Утилизация и переработка пластиковых отходов // Молодой ученый. 2015. № 21. С. 54–56. [Электронный ресурс]. URL: https://moluch.ru/ archive/101/22978 (дата обращения: 20.03.2023).
2. Волынкина Е.П. Анализ состояния и проблем переработки техногенных отходов в России // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2017. № 2 (20). С. 43–49.
3. Ветошкин А.Г. Технологии защиты окружающей среды от отходов производства и потребления. М.: Лань, 2016. 304 с.
4. Металлургический шлак и золошлаковые отходы [Электронный ресурс]. URL: http://xlom.ru/recycling-anddisposal/metallurgicheskij-shlak-i-zoloshlakovye-othody/ (дата обращения: 23.03.2023).
5. Patil S.B., Vyas A.K., Gupta A.B., Patil R.S. Imperial smelting furnace slag as fine aggregate in cement concrete mixes. Journal of solid waste technology and management. Widner University, USA. 2016.Vol. 42. No. 2. P.128–136.
6. Гурьева, В.А. Особенности спекания керамических масс, содержащих силикаты магния / В.А. Гурьева // Стекло и керамика. – 2011. – №11. – С. 26- 28.
7. Магид А.Б. Биотестирование как метод определения токсичности нефтезагрязненных отходов / А.Б. Магид, И.Х. Рахимов // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2011. – № 9. – С. 24-27.
8. Мазлова Е.А. Меньшикова И.А. Шламовые отходы нефтегазовых компаний / Е.А. Мазлова, И.А. Меньшикова // Защита окружающей среды в нефтегазавом комплексе. – 2010. – № 1. – С. 22-21.
9. Гузман, И.Я. Технология пористых керамических материалов и изделий / И.Я. Гузман, Э.П. Сысоев. – Тула: Приоксное книжное издательство, 1975. – 196 с.

Весь текст будет доступен после покупки