В Основных направлениях экономического и соци­ального развития СССР на 1986-1990 гг. и на период до 2000 года поставлена задача "полнее использовать материалы попутной добычи, вторичное сырье, шлаки и другие отходы для производства строительных мате­риалов". Реализация этой задачи имеет важнейшее значение для интенсификации общественного произ­водства, снижения затрат на развитие сырьевой базы промышленности строительных материалов и умень­шения загрязнения окружающей среды.

Производство силикатных автоклавных материалов является потенциальным потребителем практически всех твердых, крупнотоннажных промышленных отхо­дов. Более того, многие промышленные отходы по сво­им качественным показателям, например химической активности, превосходят традиционное кремнеземистое сырье.

Е. Н. Леонтьевым предложено все отходы промыш­ленности условно разделить на две группы: кислые и основные. Отходы первой группы рекомендуется ис­пользовать в качестве кремнеземистого сырья в виду их невысокой активности; вторые, обладающие отно­сительно высокой гидравлической активностью, целе­сообразно использовать как компонент вяжущего или как самостоятельное вяжущее для изготовления авто­клавных и неавтоклавных материалов.

Эффективность использования промышленных отхо­дов обусловлена также высокой долей затрат на сырье

(30 -- 40%) в структуре себестоимости силикатных яче­истых материалов.

В частности, замена цемента в газобетоне другими вяжущими позволяет снизить стоимость сырьевых ма­териалов на 8 — 10% при использовании смешанного известково-цементного вяжущего; на 25% — для изве- стково-шлакового и до 80% при использовании слан - цезольного.

По данным Министерства финансов СССР, реаль­ный экономический эффект от использования при про­изводстве строительных материалов различных про­мышленных отходов составляет ежегодно более 1 млрд. руб. Одновременно при этом достигается значительная экономия капитальных вложений на развитие матери­ально-технической базы и обеспечивается ежегодная экономия около 3 млн. т топлива.

Однако, несмотря на высокую технико-экономиче - скую эффективность, объем применяемых при изготов­лении ячеистых бетонов отходов в настоящее вре­мя значительно ниже возможного. Связано это с целым рядом организационных и технологических трудностей.

Основные технологические трудности обусловлены непостоянством химико-минералогического состава и отсутствием надежных рекомендаций по оперативной корректировке состава сырьевых смесей в зависимости от характеристик поступающего сырья — отходов.

Например, Ступинский завод ячеистых бетонов при Мособлисполкоме, выпускавший с I960 г. изделия из ячеистого бетона на основе зол Ступинской ТЭС, применял ежегодно более 70 тыс. т золы при производ­стве 160 тыс. м3 стеновых панелей, мелких блоков и теплоизоляционного ячеистого бетона. Однако из-за нестабильности золы по химическому составу, основно­сти, содержанию несгоревшего топлива и активности, связанных с использованием теплоагрегатами электро­станций углей различных месторождений, вынужден был переориентировать свое производство на примене­ние природного кремнеземистого сырья.

С учетом изложенного несомненным успехом явля­ется разработанная под руководством П. И. Боженова методика расчета состава цементирующей связки авто­клавных материалов по коэффициенту основности. Ко­эффициент основности позволяет оценить химическую активность сырья, рассчитать основность силикатов и с достаточной степенью точности определить содержание в сырье или синтезируемом при автоклавной обработке силикатном камне алюминатов, ферритов и сульфатов кальция:

Косн =

(СаО + 0,93MgO + 0,6R2 О) - (0,5SA1203 + 0,35Fe203 + 0,7 S03)

0,93SiOl

На основе значений коэффициента основности П. И. Боженов предлагает следующую классификацию вто­ричных продуктов и отходов промышленности: К„н менее 0 — ультракислые; К,,,,,, от 0 до 0,8 — кислые (вяжущими свойствами не обладают, пригодны в каче­стве заполнителей и кислого компонента сырьевой сме­си); Косн от 0,8 до 1,2 — нейтральные (вяжущие свой­ства выражены слабо, пригодны для автоклавной тех­нологии, возможно использование в качестве заполни­телей); К^д от 1,2 до 3 - основные (обладают вяжу­щими свойствами, пригодны в качестве основного ком­понента сырьевой смеси в производстве автоклавных материалов); К,,,.,, более 3 — ультраосновные (известь и ее аналоги).

Применение коэффициента основности в качестве обобщенной химической характеристики сырья откры­вает возможности расчета состава сырьевой смеси при использовании одного или нескольких видов отходов различного химического состава, а также для предва­рительной оценки техногенного сырья на предмет при­годности для изготовления силикатных автоклавных материалов.

В частности, показана [21] целесообразность сочета­ния техногенного сырья с Косн<1 и К^-,1, позволяю­щего в условиях автоклавной обработки синтезировать высокопрочный силикатный камень. Для интенсифи­кации гидролитической деструкции стеклофазы техно­генных отходов и ускорения процессов силикатообразо - вания рекомендуется применение в небольших количе­ствах (0,75 — 3%) добавок щелочного характера — активаторов твердения [21].

Применительно к производству силикатных авто­клавных материалов, в том числе и ячеистых, основ­ное внимание должно быть сосредоточено на вовлече­нии в производство крупнотоннажных золошлаковых отходов тепловых электростанций, объем которых со­ставляет около 80 млн. т, а также доменных шлаков и шлаков цветной металлургии, общий объем которых превышает 90 млн. т.

При этом, основное внимание, как нам представля­ется, необходимо сосредоточить на применении в каче­стве основного кремнеземистого сырья зол-уноса ТЭС. Объясняется это экономической предпочтительностью использования доменных гранулированных шлаков и шлаков цветной металлургии в производстве цементов, а также бесцементных, высокоэффективных шлакоще - лочных вяжущих и строительных материалов на их основе, разработанных в Советском Союзе под руковод­ством В. Д. Глуховского.

Применение гранулированных шлаков более пред­почтительно в качестве лигирующих добавок в извест - ково-цементных вяжущих для снижения расхода по­следнего. Это в частности подтверждает положитель­ный опыт Ворошиловградского производства № 1, ПО "Ворошиловграджелезобетон", Ижевского и Барна­ульского заводов ячеистых бетонов, Финского акцио­нерного общества "Лохья". Расход добавки шлака, как правило, не превышает 10%. Однако даже при таком небольшом количестве используемого шлака ежегодная экономия цемента на указанных предприятиях со­ставляет от 2 до 15 тыс. т.

В Советском Союзе в настоящее время с примене­нием зол ТЭС выпускается всего лишь около 11% всего объема ячеисто-бетонных изделий. При этом основной объем производства, около 7%, приходится на сланце - зольный газобетон, выпускаемый на Нарвском и Ах - метском КСМ (ЭССР) и Сланцевском комбинате "Стройдеталь".

В то же время применение зол-уноса от сжигания каменного угля неоправданно низкое — около 4%.

В связи с этим широкого распространения заслу­живает опыт Свердловского завода ЖБИ им. Ленин­ского комсомола, где в качестве кремнеземистого сырья успешно используют золу-уноса Верхне-Тагиль - ской ГРЭС, а также Кураховского завода железобетон­ных конструкций треста "Донбассэнергостройиндуст- рия", Каменск-Уральского ЗСК, Ангарского завода ЖБИ № 2 и Алмалыкского завода ЖБИ № 5. Соста­вы используемых на этих заводах сырьевых компози­ций и номенклатура выпускаемых ячеисто-бетонных изделий подробно освещены в обзоре [21].

Примером успешного применения зол-уноса в каче­стве кремнеземистого сырья может служить организа­ция при Рефтинской ГРЭС производства газозолобетон - ных стеновых блоков на заводе мощностью 100 тыс. м3 в год. При этом предусмотрено выпускать изделия средней плотностью 600 кг/м3, классом по прочности В 2,5 и морозостойкостью более 35 циклов, что выше аналогичных показателей газозолобетонных изделий завода ЖБИ им. Ленинского комсомола.

Опыт целого ряда зарубежных стран и фирм убеди­тельно показывает, что применение зол-уноса ТЭС в
Производстве ячеистых бетонов является одним из наи­более рациональных путей их утилизации.

Особого внимания в этом плане заслуживает опыт ПНР, в которой около 45% из всего объема выпускае­мого ячеистого бетона (более 5 млн м3 в год) произво­дится с использованием золы-уноса. В частности, на изготовление 1 м3 ячеистого бетона средней плотно­стью 600 кг/м3 расходуется всего 45 кг цемента и 80 кг негашеной извести, остальное зола-унос ТЭС. При этом предприятия ПНР выпускают ячеисто-бетонные изделия плотностью от 300 до 750 кг/м3 с прочностью на сжатие от 1,5 — 2,5 до 6 — 9 МПа.

В строительстве ВНР все большее распространение начинают приобретать стеновые ячеисто-бетонные бло­ки, изготовляемые из композиций не основе золы и извести. На ряде заводов ФРГ на основе зол Гамбург­ской ТЭС, цемента и извести выпускаются ячеисто-бе - тонные стеновые блоки средней плотностью 400 — 600 кг/м3, прочностью на сжатие не менее 2,5 МПа и ар­мированные конструкции из ячеистого бетона сред­ней плотностью 800 кг/м3, прочностью до 10 МПа. Од­ним из основных требований, предъявляемым к зо­лам, — потери при прокаливании не должны превы­шать 5% [21].

В ЧССР, являющейся крупнейшим производителем ячеистого бетона на душу населения, предприятия, выпускающие ячеистобетонные изделия, ориентирова­ны на использование в качестве кремнеземистого ком­понента зол-уноса ТЭС. В табл. 23 приведены составы сырьевых композиций для производства силикатных ячеистых бетонов (газосиликата) с использованием зол-уноса ТЭС [1].

Зола-уноса размалывается совместно с 18 -- 23% (по массе) негашеной извести в трубчатой мельнице до

Таблица 23. Составы сырьевых композиций для изготовления ячеистых бетонов с использованием зол-уноса

Расход материалов (в кг/м3 бетона) для ячеисто­го бетона средней плотностью, кг/м3

£ 500 J 700 ^

Известь негашеная Зола-уноса Гипсовый камень Алюминиевая пудра Раствор ПАВ

70-80 ™ 80-110 320-330 365-415

15-25 0,56-0,59 0,34-0,5 0,8-0,9 0,8-0,9

115-155 160-200

510-555 660-710

21-35 27-45

0,14-0,28 0,05-0,1

0,4-0,6 0,3-0,4

Удельной поверхности 200 — 240 м2/кг по Блейну [1]. По технологии "Калсилокс" с использованием в каче­стве кремнеземистого сырья золы-уноса (72%), негаше­ной извести (16%), цемента (12%) и добавки NaOH выпускаются стеновые панели длиной до 6000 мм, ши­риной 600 мм и толщиной 250 и 300 мм.

Примером эффективного использования промыш­ленных отходов в производстве ячеистых бетонов яв­ляется опыт НПО "Силикатобетон" г. Кировабада АзССР. На основе шламовых отходов алунита Кирова - бадского алюминиевого завода им. 50-летия Октября, подвергаемых в процессе технологической переработки термомеханической активизации и обладающих в силу этого повышенной химической активностью, в НПО организовано производство ячеисто-бетонных изделий. Последние характеризуются повышенными прочно­стными и эксплуатационными показателями по срав­нению с ячеистым бетоном на кварцевом песке.

Не менее эффективным является использование в качестве кремнеземистого сырья дисперсных отходов флотационного обогащения руд черных и цветных ме­таллов.

Исследованиями ВНИИжелезобетона в Воронежско­го ИСИ показана возможность использования в произ­водстве автоклавных ячеистых бетонов в качестве кремнеземистого компонента "хвостов" (отходов) обога­щения железных руд КМА. Высокодисперсные отходы обогащения железистых кварцитов в виде водной сус­пензии (пульпы) имеют дисперсность 120 — 250 м2'кг и содержат 65 -- 75% кремнезема.

В промышленных условиях изготовлены опытные партии ячеистого бетона средней плотностью 300 — 800 кг/м3, удовлетворяющих по своим строительно-эксплу­атационным показателям требованиям нормативных документов.

Использование таких высокодисперсных кремне- земсодержащих отходов позволяет не только снизить затраты на содержание золоотвалов, но и существенно сократить энергозатраты на подготовку (помол) крем­неземистого сырья.

Что же касается малотоннажных отходов, таких, как производство ферросилиция, бой тарного и техни­ческого стекла, Отходы глиноземного производства и другие, содержащие химически активный Si02 то их наиболее целесообразно использовать в качестве доба­вок в сырьевые композиции, чтЪ позволяет, как это уже отмечалось выше, улучшить строительно-эксплуа­тационные показатели ячеисто-бетонных изделий или уменьшить удельные энергозатраты за счет снижения температуры автоклавной обработки.

Нам представляется, что в условиях широкого внедрения нового механизма хозяйствования, нацелен­ного на повышение эффективности общественного про­изводства, имеются реальные возможности для коопе­рации между производителями промышленных отхо­дов и вторичных ресурсов и их потребителем. Для это­го, как нам представляется, необходимо, во-первых, разработать и ввести в действие государственные стан­дарты на промышленные отходы и твердые закупоч­ные цены на них. Во-вторых, повысить цены на зем­лю, отчуждаемую под золоотвалы или другие промыш­ленные отходы, а также штрафные санкции за ухуд­шение экологической обстановки в регионе. Для повы­шения заинтересованности предприятий в использова­нии промышленных отходов необходимо разработать и узаконить на государственном уровне такие мероприя­тия, которые обеспечивали бы повышенную рентабель­ность предприятий, использующих в качестве сырья промышленные отходы, попутные или вторичные про­дукты других производств.

Таким образом, широкое вовлечение в производство ячеистых бетонов вторичных продуктов и отходов про­мышленности позволяет расширить сырьевую базу, снизить суммарные энергозатраты на единицу продук­ции, сократить, а в отдельных случаях исключить из производства цемент, снизить себестоимость продук­ции и, что особенно важно, способствует эффективному решению вопросов охраны окружающей среды.