Ученые Крыма создали технологию производства стройматериалов из отходов
По оценкам экспертов, сейчас в России твердого шлака, побочного продукта металлургической промышленности, накоплено больше 500 миллионов тонн. Это отход доменного и сталеплавильного производства, шлак ферросплавный и шлак цветных металлов. Например, один только Керченский металлургический комбинат накопил его 60 миллионов тонн. Все это требует переработки, поскольку занимает и засоряет огромные земельные участки. Специалисты вуза исследовали 12 проб шлака с пяти предприятий Центрального и Северо-Западного федеральных округов РФ. В результате определили оптимальное сырье, разработали параметры его переработки и представили технологию производства строительных материалов.
- Мы получили тротуарную плитку, в которой нет ни грамма специально произведенного сырья, то есть ни цемента, ни каких-либо других вяжущих материалов, - рассказал проректор по научной деятельности КФУ, профессор Николай Любомирский. - Она на 100 процентов состоит из отходов - шлака и углекислого газа. Прочность плитки достигает тысячи килограммов на квадратный сантиметр. Для цементобетона это практически запредельное значение.
Из отходов Крымского содового завода специалисты вуза сделали кирпичи, по своим свойствам схожие с клинкерными, наиболее прочными из всех известных. Таких уникальных свойств удалось достичь благодаря искусственной карбонизации. Поскольку шлак образуется при очень высокой температуре, в его составе синтезируются минералы, способные вступать в химическую реакцию с углекислым газом, образуя прочные и водонерастворимые соединения. Кирпичи и плитка, изготовленные по новой технологии, обладают повышенной долговечностью, а их гарантированная морозостойкость составляет 200 циклов замораживания и оттаивания.
Они устойчивы к кислотам и температурным перепадам. При этом их себестоимость многократно ниже, чем материалов на основе цемента, за счет низкой стоимости шлака как производственного отхода. Специалисты вуза начали процедуру патентования карбонизационной камеры, в которой производство готовых стройматериалов из отходов занимает всего четыре часа. Теперь в планах вуза подготовить не лабораторную, а промышленную установку для выпуска новых стройматериалов.
Другой проект, реализованный специалистами вуза, позволил синтезировать цемент из отходов от карьерной добычи строительного щебня. Причем изначально готовый продукт создавался по запросу производителя. В университет обратилось предприятие, добывающее щебень из диабазовых горных пород в карьере Лозовое неподалеку от Симферополя. Для повышения качества основной продукции на предприятии промывают сортовые фракции щебня и отсева. После промывки остается шлам, который накапливается в специальных бассейнах. Когда вода испаряется, образуются огромные залежи глинистого сырья, по сути, являющегося отходами производства. За 30 лет разработки карьера его накопилось столько, что стало некуда девать. С этой проблемой производственники и пришли к специалистам вуза.
Ученых попросили разработать технологию производства портландцементного клинкера и цемента общестроительного назначения, который можно использовать на стройках. Специалисты вуза исследовали залежи вторсырья методом рентгеновской флуоресценции и дифракции, позволившим определить его химический и минералогический состав. А затем смоделировали состав цементно-сырьевых смесей и обожгли их в высокотемпературной печи.
- Клинкер - это предварительный материал, необходимый компонент цемента. Мы его получили, затем перемололи в специальной мельнице с добавкой природного гипса и на выходе образовался знакомый всем цемент, - рассказал о результатах работы заместитель директора Академии строительства и архитектуры КФУ Александр Бахтин. Получился один из наиболее востребованных в строительстве классов цемента прочности 32,5, но в десятки раз дешевле, поскольку сделан он из отходов производства.