Строительные материалы из золошлаковых отходов

Переработка промышленных отходов во что-то полезное и востребованное рынком – тема неисчерпаемая. Внятных статей по ней немного. Тяжело отделить идеологию и популизм от конкретных вещей: вот технология, вот сырье, вот расчет стоимости производства, вот прибыль.

Как практиков, нас, прежде всего, интересует экономика подобных проектов. В портфеле Инжинирингового центра есть несколько готовых к промышленной реализации технологий по переработке золошлаковых отходов, отходов обогащения угля, металлургических шлаков в исходное сырье для востребованных на рынке строительных материалов.

Для промышленных предприятий резон очевиден (подробнее – читайте здесь): можно получить дополнительную доход, организовав линию по переработке отходов, сэкономить на их захоронении. В некоторых случаях речь может идти и о государственных субсидиях и политических дивидендах: мы печемся об экологии, готовы принять посильное поощрение за наши труды.

Нужно понимать, что «в норме» полигон для отходов должен отвечать санитарным и строительным нормам, быть оборудован специальными установками для захоронения, покрытием, фильтрами и удобными подъездами. Он привязан к системе мониторинга окружающей среды. Все это создает серьезную финансовую нагрузку на предприятие. При этом в качестве «отходов» компании горно-металлургической отрасли, тепловой энергетики и другие фактически выбрасывают ценное техногенное сырье, из которого можно изготавливать высококачественные и недорогие стройматериалы.

Нередко у промышленников просто нет достаточно свободных средств, организационных ресурсов, чтобы запустить линию по переработке, или нет банально желания ввязываться в подобную историю.

Перспективным направлением утилизация отходов является для компаний, связанных со строительным рынком. Промышленных отходов много, качественные и дешевые стройматериалы (бетон, цемент, кирпич) востребованы всегда.

В России ежегодный прирост шлаковых отложений составляет миллионы тонн в год (ТЭЦ, ТЭС, угольное обогащение, черная и цветная металлургия). Потенциальная прибыль измеряется сотнями миллионов рублей.

Развитые страны пошли по пути использования в качестве минерального сырья не природных, а техногенных материалов и изготовления из них принципиально новых видов высококачественной продукции. Например, из Польши сегодня экспортируют металлургические шлаки в Швецию и Данию. В этих странах из них изготавливают дорожные и строительные материалы.

Химический и минералогический состав крупнотоннажных отходов металлургической, теплоэнергетической, горнодобывающей и других отраслей прекрасно подходит для производства строительных материалов. Их отличительной особенностью является способность к химической активации веществами, которые в свою очередь также могут быть отходами производств.

Опираясь на результаты известных работ по использованию промышленных отходов в производстве строительных материалов, и внеся свои оригинальные подходы в области химической и механохимической активации этих отходов, наша компания разработала новые технологии производства высокомарочных строительных материалов.

Почти вся энергетика в Сибири и на Дальнем Востоке держится на угле. Если сухую золу уноса ТЭЦ могут сбывать как готовый наполнитель или сырье для шлакоцемента, то золошлаковые отходы гидроудаления никому почему-то не интересны. В конечных отходах сжигания угля их 90%.

В одной из статей мы детально разбирали основные проблемы переработки ЗШО, примеры реализации подобных проектов у нас и за рубежом, рассказывали об ошибках расчетов в этих проектах, где и как можно применять золу с очевидной выгодой.

Золоемкость аглопорита доходит до 80%. Так как потребность в аглопорите составляет миллионы кубических метров, то и переработка ЗШО будет достигать миллионов тонн. А такие объемы потребления золошлаковых отходов уже реально закрывают основательную часть проблем по их утилизации.

Основой строительства является сборный железобетон, индустрия в последние годы идет по пути уменьшения его массы, теплопроводности. Аглопорит позволяет создавать модифицированные конструкционные бетоны, которые легче стандартных бетонов на 20−50%. Снижается теплоотдача зданий, повышается их уровень теплозащиты, паропроницаемости.

Легкие бетоны дают экономическое преимущество в дорожном строительстве. Аглопорит на основе ЗШО можно закатывать в состав слоя основания, в цементобетон, в состав асфальтобетонной смеси для верхнего слоя дорожной одежды, в качестве минеральной составляющей в битумоминеральной смеси. Такие дороги не промерзают (низкая теплопроводность заполнителя), а значит, их не «вспучивает», они служат в разы дольше.

Искусственный заполнитель аглопорит можно получать из отходов углеобогащения. Это еще одна готовая к внедрению технология, для которой также имеется технико-технологическое обоснование и примеры реализации в реальном производстве.

При получении кокса и полукокса уголь отделяют от минеральной части, тяжелые фракции (шламы) оказываются внизу. Эти шламы можно отжимать на фильтр-прессах, удаляя лишнюю влагу, замет полученную массу формовать и получать гранулы.

При обжиге гранул получается аглопорит с теми же техническими характеристиками. Выгода в том, что исходная масса содержит до 50% угля, поэтому после зажигания смеси процесс сам генерирует тепло, достаточное для обогрева небольшого коттеджного поселка или технологических нужд предприятия.

На основе этого цемента можно получать дешевые безклинкерные шлакощелочные бетоны высокой прочности. В нашей стране технологии изготовления шлакощелочного бетона были основательно подзабыты. В Европе его продолжают производить десятками миллионов тонн в год. По данным на 2012 год, в континентальной Европе его было произведено 17,7 млн. тонн. В Великобритании – 2,5 млн. тонн. В процентном соотношении производство ШЩБ от объема выпуска всех видов бетона составляет:

Из безклинкерных цементов получаются бетоны с очень высокой прочностью. Возможно делать цемент марки 1000, 1500 и 2000. Портландцемент в принципе на это не способен.

У ШЩБ намного меньше капиллярных пор, чем у бетона, изготовленного на портландцементе. Это значительно уменьшает водопоглощение и увеличивает морозостойкость бетона, улучшая эксплуатационные свойства бетонных конструкций. Коррозия арматуры в ШЩБ в разы меньше, чем в портландцементных бетонах.

ШЩБ незаменим при изготовлении массивных бетонных конструкций. При бетонировании этих конструкций на портландцементах возникает следующая проблема: бетон при твердении выделяет тепло (экзотермия) — чем больше массив, тем выше температура (она может достигать 80°С). Дальше идет процесс остывания конструкции и при резком охлаждении могут образовываться деформационные трещины. В случае применения ШЩБ образование трещин исключается.

Основные достоинства шлакощелочного бетона:

Полностью готовая к запуску технология производства безклинкерного цемента из доменных шлаков металлургических комбинатов. Она даже несколько проще, чем технология портландцемента. После помола клинкер, гипс и добавки обжигают при температуре 1400-1500 градусов, металлургический шлак уже прошел эту температуру.

Конкуренция на строительном рынке с каждым годом все жестче. Если речь идет о традиционном цементе, сэкономить на нем невозможно. Безклинкерный цемент получается более высокого качества по цене ниже обычного. В дорожном строительстве такой цемент в разы повышает прочность и надежность дородных покрытий. Да, стоимость бетона при укладке в 1,5-2 раза выше, чем у асфальтобетона, но срок эксплуатации таких дорог составляет до 40 лет. То есть через 8 лет (срок службы нормального асфальтобетона), затраты уравниваются и по бетону идет серьезная экономия.

Мы рассказали о трех основных технологиях переработки промышленных отходов в продукты, востребованные сегодня на рынке. Вариантов использования золошлаковых отходов, доменных шлаков, отходов углеобогащения гораздо больше.

Например, также разработаны технологии получения зольного кирпича из отходов ТЭС. По сравнению с керамическим и силикатным кирпичом, зольный кирпич имеет ниже теплопроводность и себестоимость.

Особый интерес представляет зольный кирпич с пустотами. Он легкий, с низкой теплопроводностью, прочный. Если его сравнить с популярным ячеистым бетоном, то при меньшей плотности бетона в 1,4 – 2 раза, прочность кирпича выше в 5-8 раз.

Разработана уникальная технология производства глазурованного кирпича. При его производстве используются недорогие легкоплавкие глазури, спекающиеся при низких температурах, и печи с терморадиационным нагревом, позволяющие в разы сократить время обжига.

Все эти технологии готовы к внедрению. Под конкретный проект мы разрабатываем техническое задание на проектирование, технологические схемы, выдаем исходные данные на производство.

Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!