Строительные материалы из отходов химической промышленности и отходов минеральных удобрений
Номенклатура продуктов химической промышленности включает десятки тысяч названий и расширяется с каждым годом. Естественно, что и круг отходов, образующихся при выпуске этой продукции чрез¬вычайно обширен. К числу отходов химической промышленности и производства минеральных удобрений относятся пиритовые огарки, глинистые шламы, содовые плавы, отходы нефтехимии и др.
Гипсосодержащие отходы
Эти отходы, в составе которых в той или иной форме содержатся сульфаты кальция. Крупнотонажными гипсосодержащими отходами я вляются фосфобороифторогипститаногипсисульфогипс.
Строительные материалы из фосфогипса
Самым крупным многотонажным отходом в настоящее время яв¬ляется фосфогипс - побочный продукт, получаемый при производстве ортофосфорной кислоты и минеральных удобрений.
Фосфогипс получают в виде шлама с влажностью до 55%. Фосфо¬гипс содержит небольшое количество примесей (3-7%) и по содержа¬нию основного компонента (CaS04x2H20) относится к гипсовому сырью I-II сортов.
Значительная часть фосфогипса используется для производства гипсовых вяжущих и изделий на их основе:
высокопрочных и композиционных автоклавных гипсовых вяжущих (ос-мо дификйции);
обжиговых вяжущих ф-модификации полугидрата сульфата кальция);
ангидритового вяжущего.
Гипсовые вяжущие применяются для штукатурных и шпаклевоч¬ных составов, наливных самонивелирующих оснований под полы, для производства строительных изделий- перегородочных плит и па¬нелей, гипсокартонных плит, акустических декоративных плит, кирпичей и блоков для наружных ограждений зданий, для изготовления тампонажных цементов для низкотемпературных скважин в нефтяной и газовой промышленности.
Однако переработка гипсосодержащих продуктов на строитель¬ный гипс требует больших капитальных затрат и связана с необходи¬мостью очистки сточных вод.
Выявлена возможность применения фосфогипса (дигидрата и по- лугидрата) в качестве сырья для изготовления строительных материа¬лов, однако внедрение его сдерживалось в связи с наличием в мате¬риале повышенного количества фтора и окиси фосфора. При нейтра¬лизации фосфогипса известью и длительном, тщательном перемеши¬вании массы в смесителях принудительного действия или предварительной активации фосфогипса в специальных агрегатах можно добиться содержание фтора 0,2% и окиси фосфора 1,7%. По заключению НИИ Гигиены им. Эрисмана Ф.Ф., материалы из фосфо¬гипса, с указанным содержанием вредных примесей, могут быть использованы для полов производственных зданий при насыщенности 1,2 м /м , а также дорожных плит, временных дорог и других мате¬риалов и конструкций.
Технология изготовления изделий проста, не требует специализированного оборудования и может быть организована на любом ЖБИ.
Для изготовления изделий из дигидрата, его предварительно из¬мельчают, затем тщательно перемешивают с добавками (нейтрали¬зующими и регулирующими сроки схватывания), после чего форму¬ют изделия.
Полугидрат в возрасте не более двух суток перемешивают с ней¬трализаторами, затем формуют изделия.
Формование может осуществляться литьем, вибрационным и вибропрессовым методами. Основное технологическое оборудова¬ние:
формующий агрегат.
Физико-механические свойства фосфогипса
Фосфогипс - полидисперсный материал серо-белого цвета. Плот¬ность фосфогипса после просеивания через сито с размером отверстий 0,063-2,2-2,4 г/см3. Удельная поверхность фосфогипса - 3800 см2/г. Насыпная плотность - 1-1,4. Влажность - до 65%.
Стеновые блоки на основе дигидрата сульфата кальция
При механической активации дигидрата сульфата кальция (тон¬кое измельчение и введение добавок), активность его возрастает на¬столько, что можно изготовлять строительные блоки с необходимы¬ми физико-механическими свойствами.
Технология изготовления строительных блоков: фосфогипс из отвалов доставляется на крытый склад, оборудованный для просушки регистрами парового отопления и вентиляцией. Склад разделен на три секции: в одну завозится фосфогипс; в другом происходит его подсушивание до влажности 5%; из третьей секции материалы, вы-сушенные до 5%, подаются в дробильное отделение.
В дробильном отделении фосфогипс измельчается до фракции 0- 5 мм и направляется в накопитель, оборудованный навесным вибра-тором, работающим на постоянном токе и регулируемой частотой.
Для механической активации фосфогипс из накопителя пропус¬кают через дезинтегратор, где материал измельчается и превращается в порошок.
Активация со временем уменьшается, поэтому материал жела-тельно использовать для приготовления бетонной смеси в течение 30- 60 мин. Активированный материал поступает в накопитель. Актива¬цию материала в шаровой мельнице осуществляют совместно с 10% гипсового вяжущего в течение часа до удельной поверхности 3000 см2/ г.
Бетонная смесь готовится в смесителях принудительного дейст¬вия. Состав смеси: дигидрат - 90%, гипс -10%, при водогипсовом от-ношении 0, 22. Пластичность получаемой смеси 1 -3 см. Время пере-мешивания - 60 сек.
Добавки - триполифосфат натрия, пластификатор - поступают в бочках в сухом или концентрированном виде и разводятся в ванне до нужной концентрации. Затем насосом подаются в специальную ем¬кость и далее через мерный бачок в смеситель. Остальная расчетная часть воды поступает в смеситель через весовой дозатор. Приготов¬ляемая смесь подается в приемный бункер вибропрессователя.
Из бункера вибропрессователя сырьевая смесь через питатель подается к матрицам-ячейкам. После заполнения смесью ячеек и ее разглаживания, устанавливается вибропригруз, включаются вибрато¬ры и осуществляется вибропрессование в течение 10-20 сек. После отключения вибраторов осуществляется выдержка под пригрузом не менее 20 сек. Затем поднимают пригруз, матрицу с ячейками. Изго-товленные блоки остаются на поддоне. Далее поддон со свежеотфор- мованными блоками передвигается на рольганг. Снимателем- подъемником осуществляется заполнение контейнера поддонами с блоками. Заполненный контейнер поступает в сушильную камеру, где происходит высушивание блоков при температуре 55 ± 5°С по режи¬му 2+3+2. После окончания процесса высушивания блоки пакетиру¬ются и переносятся на склад хранения.
Технология изготовления дорожных плит
Технологический процесс включает следующие основные стадии:
- прием, контроль и складирование исходного сырья;
- приготовление рабочей смеси;
- подготовка форм и установка арматуры;
- укладка и уплотнение смеси;
- термообработка изделий;
- контроль качества.
Складирование и хранение фосфополигидрата необходимо осу-ществлять в крытых складах на площадках, оснащаемых навесами или на открытых площадках с обязательным укрытием материала брезентом или пленочным покрытием.
Учитывая, что в процессе хранения ФПГ подвергается медленной гидратации и комкованию, сопровождающимся потерей активности, срок хранения его до переработки в бетон не должен превышать 2-х суток.
Со склада по ленточному транспортеру фосфополигидрат посту-пает в установку для рыхления массы - глинорыхлитель. Из глино- рыхлителя ящечным питателем приготовленная сырьевая масса пода-ется в двухвальный лопастной смеситель. Здесь масса перемешивает¬ся в различных направлениях до сметанообразного состояния. Затем подается в бетономешалку.
Гипсовое вяжущее из фосфогипса подается в бункер для хране¬ния гипса в цехе, затем, через весовой дозатор, - в бетономешалку. Добавки растворяются в небольшом количестве воды и в виде рас¬твора через дозатор подаются в бетономешалку.
В бетономешалку сырьевые материалы подаются в следующей последовательности: сначала вводится отдозированная порция поли-гидрата. Через 10-15 мин. перемешивания подается пластификатор с небольшим количеством воды. Смесь перемешивается до получения однородной пластичной массы, затем подается гипсовое вяжущее. Смесь перемешивается 3-5 мин. Общее время перемешивания 20 мин. Приготовленная смесь поступает в раздаточный бункер. Из раздаточ-ного бункера смесь подается в предварительно очищенную и смазан-ную форму с установленной арматурой.
Смесь в форме уплотняется на виброплощадке в течение 30 сек. Затем форма с изделием устанавливается на термообработку, где вы-сушивается сухим воздухом при температуре 55-60°С до остаточной влажности 7-10%.
Строительные материалы из отходов производства капролактама
При производстве капролактама образуется побочный продукт, так называемые “щелочные стоки”. При разложении щелочных сто¬ков получают плав соды, обычно содержащий более 85% Na2COr
Эти отходы могут быть использованы в качестве пластификатора на заводах железобетонных изделий. Применение их позволило улучшить удобоукладываемость смеси, снизить расход цемента на 5%, повысить морозостойкость бетона.
Содощелочной плав нашел применение при производстве ще-лочных цементов, используемых в производстве щелочных бетонов.
Теплоизоляционный материал “Лигносульфонат К"
В состав материала входит модификатор - отход капралоктамо- вого производства - лигносульфонат, перлит, ортофосфорная кислота.
Перлит поступает цементовозами и пневмотранспортом подается в силос. Из силоса перлит поступает в бункер и далее через весовой дозатор подается смеситель. Химикаты поступают в заводской таре в концентрированном виде. Затем насосом подаются в специальные емкости и далее насосами-дозаторами - в аппарат для приготовления связующего. Необходимая расчетная часть воды поступает из нако-пительной емкости через весовой дозатор.
Приготовленное связующее самотеком подается в смеситель для приготовления сырьевой смеси. Перемешивание сырьевой смеси осуществляется в течение 3-5 мин до полного равномерного переме-шивания перлита со связующим.
Приготовленная сырьевая смесь скребковым транспортером подается в приемный бункер формовочной установки. Изделия формуют на движущемся цепном конвейере между поддоном и движущейся лентой.
Сушка отформованных изделий занимает превалирующее место в технологическом процессе. Материал должен поступать на сушку с высокой влажностью, т.к. интенсивная подпрессовка его вызывает повышение плотности готовых изделий и, следовательно, ухудшение их теплоизоляционных свойств. Сушка осуществляется, как правило, в тоннельных сушилах в передвижных вагонетках, либо на ленточных или роликовых одно или многоярусных конвейерных подах.
Строительные материалы из отходов производства резинотехнических изделий
К отходам производства резинотехнических изделий относятся остатки резиновых смесей, резинотканевые невулканизированные и вулканизированные текстильные и резинометаллические отходы.
Резиновые невулканизированные отходы содержат до 50% кау¬чука и могут использоваться для производства шифера, гидроизоля-ционного полотна, резиновых покрытий, плит для животноводческих помещений и др.
Резиновые вулканизированные отходы используют для получения резиновой крошки, добавляемой к первичному сырью.
Резиновые невулканизированные отходы содержат наряду с кау-чуком, шелк, хлопчатобумажную ткань. Эти отходы представляют
собой качественное сырье для производства различных изделий, в том числе резинотканевого шифера.
Разработан ряд технологий по использованию резиновой крошки в производстве строительных материалов: теплоизоляционных, гид-роизоляционных и асфальтобетонов и др.
Технология изготовления теплоизоляционного мате¬риала
Технология включает следующие операции: нагрев битума до 160-175°С, введение в разогретый битум измельченной резиновой крошки и отходов полиэтилена, затем выдержка в течение 2-3 час., после чего добавляют керамзит (подогретый до 150-160°С), перлит и известковую муку. Смесь перемешивают до получения однородной массы, которую в разогретом состоянии (90-110°С) механизирован¬ным способом (при помощи шнековой машины) наносят на трубы. Расход компонентов на изготовление теплоизоляционного материала, % масс:
Керамзит- 68-79 Битумное вяжущее- 16 -24 Резиновая крошка- 0,03 -0,25 Вспученный перлит- 3,94 -4,5 Известковая мука- 1 -3 Отходы полиэтилена- 1 -3
Теплоизоляционный материал имеет плотность 330-370 кг/м3, предел прочности при сжатии при 20°С - 1,0-1,1 МПа, водопоглоще- ние - 0,5-1,0%, коэффициент теплопроводности- 0,083-0,089 Вт/(мК).
Технология изготовления резиновых порошков из изношенных автомобильных шин
Изношенные шины и технологические отходы резины со склада подаются в зону переработки с помощью электропогрузчика, где у грузовых шин на шиноразделочных станках вырезаются бортовые кольца и снимается протекторный слой резины.
После этого образуется три технологических потока Первый поток.
Протекторная резина и другие отходы резины подаются в дро-билку 2-ой ступени ДР-500х800, где происходит их измельчение до размера кусков, проходящих через решетку с ячейками 10 мм.
Из дробилки резиновая крошка шнековым транспортером пода-ется в бункер-накопитель, а из него транспортером - в питающий бункер экструдера -измельчителя.
Полученный тонкодисперсный порошок пневмосистемой подает¬ся да вибросито, где происходит разделение порошка на 3 фракции: < 0,5 мм, < 1,5мм, <2,0 мм или на любые другие фракции.
Остаток на первом сите возвращается на повторное измельчение в том же экструдере-измельчителе.
Фракционированные порошки с помощью винтовых транспорте-ров подаются в бункера-накопители по фракциям, а затем расфасовы-ваются в мешки по 25-30 юг или затариваются в мягкие контейнеры “БИГ-БЭГИ” по 400-800кг, которые электропогрузчиком транспорти-руются на склад готовой продукции.
Второй поток.
Шинные каркасы и целые легковые шины цепным транспортером подаются в каскадный шредер КШР-88, где происходит измельчение до размера кусков, проходящих через решетку с ячейками 50 мм.
Из каскадного шредера куски шин с помощью шнекового кон-вейера подаются в дезинтегратор СЭ-200, в котором происходит раз-рыхление и отделение текстильного корда от резины, а далее в магнитный барабанный сепаратор для освобождения резины от остатков металла.
Затем резино-текстильная смесь с помощью шнекового конвейера подается в гравитационный сепаратора для отбора текстиля. Текстиль самотеком подается в накопитель. Очищенная от основного металла и текстиля резиновая крошка подается шнековым конвейером в бункер-накопитель, а из него, также шнековым конвейером в питающий бункер экструдера, где происходит тонко дисперсионное из¬мельчение.
Полученный в экструдере порошок пневмотранспортной систе¬мой подается на классификатор, где фракционируется на 3 фракции: <0,5; <1,5;<2,0 мм или на любые другие фракции.
Остаток с первого сита возвращается на последующее измельче¬ние в экструдер-измельчитель с помощью шнекового конвейера.
Фракционированные порошки с помощью шнековых конвейеров по-даются в бункера-накопители по фракциям, а затем расфасовываются в мешки по 25-30кг. или в мягкие контейнеры по 400 и 800кг, которые электропогрузчиком транспортируются на склад готовой продукции. Третий поток.
Бортовые кольца от шиноразделочных станков с помощью авто-погрузчиков подаются на гильотинный нож и режутся на куски раз-мером 20,30 или 40мм, после чего они направляются в накопитель, затариваются в контейнеры и подаются электропогрузчиком на склад готовой продукции.
Технологический процесс производства полимерных композиционных материалов марки “Резинопласт”
Материалы представляют собой композиции полиэтилена и по полипропилена с резиновым порошком и минеральным наполнителями. Они предназначены для изготовления литьем под давлением изделий технического и, бытового назначения, в т.ч. многооборотная полимерная тара (ящики, контейнеры, ведра, коробки и т.п.), деталей систем орошения в теплицах, решеток элементов градирен, различно¬го вида узлов передвижения (колес).
Производство композиционных материалов марки “Резинопласт” включает следующие основные стадии:
- навеска компонентов композиции; сухое смешение компонентов в быстроходном смесителе;
- гомогенизация наполнителей в расплаве полимера в двухшнековом смесителе;
- грануляция готовой продукции;
- сушка и упаковка гранулированного материала;
- содержание резинового порошка в композициях от 10 до 50%. Дисперсность порошка до 0,5мм;.
Технологический процесс изготовления резиновых смесей со¬стоит из следующих основных стадий:
- подготовка и дозировка исходного сырья и материалов;
- смешение компонентов резиновой смеси в резиносмесителе;
- дополнительная гомогенизация и листование резиновой смеси;
- охлаждение готовой резиновой смеси;
- экспресс-анализ качества резиновой смеси;
Свойства материала:
- толщина от 1,0 до 4,0мм.
- ширина от 800 до 1500 мм.
- масса 1м в зависимости от толщины и состава от 1,0 до 5,0 кг.
- предел прочности на растяжение (МПа):
- в продольном направлении- не менее 3,5;
- в поперечном направлении- не менее 2,5.
- относительное удлинение при разрыве (%):
- в продольном направлении - не менее 45;
- в поперечном направлении- не менее 60.
- температурный режим эксплуатации от - 40°С до 90°С.
Цвет материала: любой неярких тонов, от черного до светло* серого, от цвета медной патины до темно-зеленого, от голубого дс темно-синего, от малинового до кирпично-красного.
На материал может быть нанесен рисунок методом тиснения (не истирается). Рисунок тиснением придает материалу фактур] искусственной кожи, кирпичной кладки, черепичной крыши Материал может быть дублирован стеклотканью и стеклосеткой.
Резинопласт может применяться в строительной индустрии да изготовления мягких кровель, для гидроизоляции фундаментов, кон струкций мостов и труб. Для гидроизоляции труб методом намотки HI битумное связующее. Для устройства антифильтрационных экранов гидроизоляции отстойников навоза на животноводческих фермах 1 птицефабриках. Материал обладает повышенной стойкостью к кисло там и щелочам, в том числе и концентрированным.