Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы переработки бытовых и промышленных отходов. Учебное пособие
.pdf
Рис. 9. Схема производства аглопорита.
Для производства аглопорита наибольший интерес представляют
глинистые органо-минеральные отходы, составляющие
приблизительно 30÷40% от общего выхода отходов углеобогащения.
Насыпная плотность аглопоритового щебня, полученного из отходов
600÷800 кг/м3, иногда 400÷500 кг/м3. Прочность щебня 6÷14 кгс/см2.
В качестве топливосодержащей добавки используют отходы
обогащения углей в таком количестве, чтобы масса углерода в шихте
не превышала 2,5 %. Количество добавляемых
углесодержащихотходов, в таком случае, обычно составляет 15÷25%.
При изготовлении кирпича углеродсодержащие отходы дробят до
фракции 3 мм с последующим помолом до размеров не более 0,5 мм,
смешивают с глиной и прессуют пустотелый кирпич, высушивают и
обжигают. Полученный кирпич имеет марку 150÷175 при полусухом
31
прессовании. При пластичном прессовании марка кирпича 150÷200,
плотность – 950÷1350 кг/м
использовании отходов углеобогащения себестоимость кирпича
снижается на 10 %, экономия условного топлива составляет 50÷120 кг
на 1 тыс. штук условного кирпича.
Отходы углеобогащения находят применение и в дорожном
строительстве. При использовании таких отходов вместо щебня для
устройства нижнего основания дороги с шириной проезжей части 9 м
позволяет снизить себестоимость 1 км дороги на 15÷20 %.
2.4 Использование зол и шлаков ТЭЦ
Благодаря своим ценным физико-механическим и химическим
свойствам золы и шлаки ТЭЦ нашли широкое применение в
промышленности строительных материалов.
Основная доля потребления золы-уноса и золо-шлаковых отходов
связана с использованием в сельском хозяйстве, в производстве
цемента, бетонов и строительных растворов, пористых заполнителей,
керамической плитки и кирпича. Средний химический состав, %: SiO2
– 40÷58; Al2O3 – 16÷30; CaO – 6÷20; Fe2O3 – 2÷12.
Золошлаковые отходы разделяются в зависимости от вида
сжигаемого топлива (угольные, сланцевые, торфяные); от способов и
условий его сжигания и удаления, а также от состава его минеральной
части. Средняя плотность колеблется от 400 до 1100 кг/м3;
Sуд=2000÷5300 см2/г. минералогический состав характеризуется
содержанием стеклообразной массы кварца, глинозема, метакаолина,
муллита и железосодержащих соединений в виде гематита и
магнетита. Золы микроскопически неоднородны, их стекловидная
часть состоит из сферических и округлых частиц. Сферические
частицы представлены, в основном, полыми сферами.
Различают алюмосиликатную золу, кислую золу основную
известковую золу. Ранее считалось, что основная известковая зола не
пригодна для производства силикатных материалов из-за небольшого
содержания SiO2, но оказалось, что ее можно использовать после
предварительного измельчения и гашения под давлением.
При производстве цемента наиболее ценным могут оказаться
золы, содержащие повышенное количество СаО. Это позволяет
снизить количество карбонатного компонента, что приводит к
повышению выхода клинкера из одной тонны сырьевой смеси и к
снижению расхода топлива.
Установлено, что оптимальный расход золы, используемой в
качестве компонента сырьевой смеси составляет 300÷500 кг, на 1
3
, морозостойкость – 50 циклов. При
32
тонну клинкера. При этом, чем больше содержится в золе свободной
извести, тем меньше расход известкового камня. Если вместо глины
использовать золу-унос (водопотребность золы ниже водопотребности
глины), то это позволит снизить влажность цементного шлама от 4042 % до 33-34 %, уменьшить расход топлива на обжиг клинкера и
увеличить производительность вращающихся печей. Особенно
эффективно использование золы-уноса при получении цемента по
сухому способу. Хотя золы и шлаки ТЭЦ содержат относительно
малое количество оксидов железа (2÷12%, реже до 20%), тем не менее,
использование золошлаковых отходов позволяет снизить потребность
в пиритных огарках – основном железосодержащем компоненте.
К преимуществам портландцемента с добавкой золы-уноса
относятся: низкая водопотребность бетонов и растворов на таком
вяжущем, более высокая гидравлическая активность; повышенная
морозостойкость.
Исследования показали, что зола горючих сланцев с низким
содержанием СаО, так же может использоваться в качестве сырьевого
компонента при производстве портландцемента. При добавке золы в
количестве 20÷30 % от объема шихты снижается температура обжига
клинкера, и получаемый цемент соответствует марке 550. Кроме того
зола горючих сланцев в количестве не более 10 % по массе может
использоваться в качестве активной минеральной добавки, что
приводит к увеличению прочности образцов на 10÷12% по сравнению
с бездобавочными цементами. При производстве пуццоланового
портландцемента добавка золы может составлять до 40 %.
Портландцементы с добавкой зол ТЭЦ отличаются от обычных
портландцементов более длительным нарастанием прочности и
меньшей скоростью твердения в начальные сроки, повышенной
сульфатостойкостью, пониженной деформацией и усадкой,
уменьшенной водопотребностью и повышенной морозостойкостью.
Использование золошлаковых отходов ТЭЦ как активной минеральной
добавки позволяет обойтись без природных гидравлических добавок и
гранулированных доменных шлаков.
В производстве бетонов и строительных растворов зола-унос
используется в качестве мелкого заполнителя вместо песка, как
пластифицирующая добавка, как микронаполнитель в
асфальтобетонах для дорожного строительства. Бетоны с добавкой
золы-уноса обладают высокой водонепроницаемостью и стойкостью к
действию агрессивных сред. В этих бетонах отдача гидратационного
тепла в окружающую среду и твердение растянуты на более
33
длительный срок, чем у обычного бетона, что снижает возможность
появления трещин.
Используемая как мелкий заполнитель для конструкционнотеплоизоляционного легкого бетона марок до 100 зола-унос должна
отвечать следующим требованиям: содержание зерен 0,14 мм не более
90 %; ρ
и сернокислых соединений в пересчете на SO3 не более 3 %;
содержание коксовых остатков в золе не более 12 %; СаОсв не более 1
%. Зола-унос улучшает удобоукладываемость бетонной смеси.
Применение золы с добавлением пластификаторов обеспечивает
снижение водопотребности бетонной смеси и увеличение прочности.
поризацией керамзитобетонной смеси воздухововлекающими
добавками. Использование золы вместо кварцевого песка позволяет
снизить плотность бетона на 100÷150 кг/м3, теплозащитные свойства
повышаются на 15÷20 %.
богатых СаО, как вяжущего, а зол от сжигания углей – в качестве
кремнеземистого компонента ячеистого золобетона.
отвальных зол позволяет получить газозолобетон со следующими
характеристиками: объемная масса 700 кг/м3; прочность при сжатии
5,5÷6,8 МПа.
золы ТЭЦ средней плавкости с температурой размягчения свыше 1400
0
С и содержанием углерода 8÷12 %. Sуд не менее 2000 см2/г, остаток на
сите 0,08 не более 40 %.
частиц – 1 мм, остаток на сите 0,063 – 20÷30 %. Количество
пластификатора, вводимого в золу-унос – 0,5 % от массы золы.
Корректирующей топливной добавкой служит молотый уголь,
добавляемый в виде сухого порошка или мокрого шлама. Температура
нагрева – 700
камерах в зоне запальной зоны агломерационной машины 800 Па.
Получают аглопоритовый гравий с ρ
до 1100 кг/м3; Sуд не более 2500 см2/г; содержание сернистых
нас
Особенно эффективно использование зол ТЭЦ в сочетании с
Эффективно использование зол от сжигания горючих сланцев,
Использование в качестве кремнеземистого компонента
Состав смеси на 1 м3:
цемент – 250 кг;
зола – 400 кг;
вода – 385 л;
алюминиевая пудра – 0,43 кг.
Максимальная величина усадки 0,6-0,8 мм/м;
Для получения пористых заполнителей целесообразно применять
Зерновой состав должен быть следующим: предельная крупность
0
С, продолжительность – 4 мин, разрежение в вакуумных
= 400÷800 кг/м3:
нас
34
- при ρ
- при ρ
=400 кг/м3Rсж = 0,3÷0,5 МПа;
нас
= 800кг/м3Rсж = 1,4 МПа.
нас
При изготовлении глиноземного керамзита золу ТЭЦ используют
как добавку, вводимую в глину (10÷30%) и как компонент сырьевой
смеси (50 %) вместо песка.
Введение в глинистую шихту золы ТЭЦ позволяет снизить ρ
нас
керамзита на 1÷2 марки (с 450 до 360; с 600 до 480).
Технология включает следующие операции: золошлаковую смесь
просушивают в сушильном барабане с последующим помолом в
шаровой мельнице до остатка на сите 0,08 менее 10%, потом
увлажняют пластификатором, гранулируют, сушат с последующим
обжигом гранулята в печи при температуре не менее 1000 0С. После
обжига рассеивают на фракции и отправляют на склад готовой
продукции.
При производстве керамического кирпича и блоков зола должна
быть легкоплавкой или обладать средней плавкостью (температура
размягчения 1200-1400 0С), содержание остаточного углерода не
ограничивается, количество шлака с размером зерен менее 3 мм – не
более 5 %, соединения серы в пересчете SO3 – не более 2 %,
соединения карбонатных пород с размером зерен более 1 мм не
допускается.
Технология: включает дозирование золы и глинистой породы,
смешивание в двухвальном смесителе и в глинопротирочной машине с
одновременной подсушкой и подогревом и последующее полусухое
прессование.
Характеристики получаемых изделий: прочность при сжатии
Rсж=7,5÷12,5 МПа; объемная масса – ρ=1100÷1200 кг/м3;
водопоглощение – W = 10÷13 %; низкие усадочные деформации в
процессе сушки и обжига ( не более 2 %) из-за малой влажности
формуемого материала и большого количества отощителя (до 85 % по
массе) дают возможность получать крупноразмерные керамические
изделия с размерами 1000/500/70 мм; оьъемной массой ρ=1100÷1300
кг/м3; прочностью при сжатии Rсж=6÷12 МПа;
водопоглощениемW=17÷22%.
Применение золы уноса снижает расход топлива на обжиг
кирпича на 20÷30 %, сокращается время сушки на 20 %.
35
2.5 Переработка и использование отходов производства
строительных материалов
2.5.1 Отходы производства цемента и асбестоцементных
изделий
К отходам производства цемента относится так называемая
запечная пыль, которая улавливается электрофильтрами из отходящих
газов вращающихся печей. 95% общего количества пыли возвращается
в технологический процесс. Пыль электрофильтров, характеризуется
большим содержанием щелочных окислов, поэтому может
использоваться в качестве удобрения в сельском хозяйстве и для
частичной замены извести при производстве строительных растворов,
используемых для внутренней отделки зданий.
Пыль электрофильтров можно использовать как минеральную
добавку при производстве облегченного портландцемента.
Технология переработки и использования цементной пыли
состоит из следующих этапов:
Уловленную пыль из всех вращающихся печей завода для обжига
клинкера возвращают в одну из них, работающую 16 часов на пылевом
шламе и 8 часов на нормальном шламе. Чередование режимов
позволяет освобождать печь от накапливающихся щелочных солей и
получать клинкер прочностью 40 МПа.
Это позволяет получать дополнительно 20 тысяч тонн клинкера в
год, улучшить качество клинкера, уменьшить на 20 кг расход
условного топлива на каждую тонну клинкера.
Цементную пыль можно использовать для получения
полужестких и жестких минераловатных плит.
Отходы производства асбестоцементных изделий представлены
боем и браком изготовленных изделий и асбестоцементной стружкой.
Эти отходы применяются в производстве основной продукции, для
чего они измельчаются и вводятся в смесь в количестве 1,5-2,5%.
Кроме этого существуют мокрые отходы - асбестит, который
практически не используются, и вывозится на поля фильтрации.
Плотность сухого асбестита составляет 350 - 400кг/м
Разработана технология переработки асбестита с последующим
использованием в производстве бетонов, которая включает
приготовление пульпы с ρ=1070 – 1080 кг/м3 в шаровой мельнице и
подачу ее в смеситель вместе с цементом и песком. Асбестит можно
использовать в качестве добавки при производстве кирпича как
силикатного, так и глиняного, количестве до 20%, что позволяет
снизить плотность изделий при повышении прочности и снижения
3
.
36
расхода материалов, что снижает себестоимость продукции. Асбестит
используется при производстве минеральной ваты, полужестких и
жестких плит на битумной основе.
2.5.2 Отходы производства извести
При производстве карбонатного фракционированного щебня для
получения извести образуется значительное количество карбонатных
отходов в виде мелких фракций. Такие отходы известняка можно
использовать в качестве мелкого заполнителя в бетонах и при
производстве карбонатной муки.
Кроме того, после обжига известняка образуется отход,
представляющий собой известь с активностью до 35%, состоящую из
пережженных частиц. Его можно использовать в производстве
силикатного кирпича. Для этого необходимо предварительно
приготовить шлам и подавать его в гасильные барабаны, где
происходит гашение вяжущего. Такая технология позволяет снизить
расход извести и себестоимость кирпича.
2.5.3 Отходы производства бетонных изделий
К этим видам отходов относятся некондиционные, бракованные
бетонные и железобетонные изделия, отходы образующиеся на
заводах от переработки сырья, остатки старого затвердевшего бетона и
железобетона.
Существует технология утилизация таких отходов, которая
включают раздавливание бетонных изделий, дробление,
классификацию на колосниковых грохотах, отделение металла.
Металл отправляется в металлургический цикл на переплавку, а бетон
дополнительно измельчают в щековой дробилке до фракции 5-20мм.
Полученный щебень можно использовать для засыпки дорог или в
качестве заполнителя при производстве бетонной продукции.
2.5.4 Отходы производства керамического кирпича и
керамзита
Основной объем керамических отходов образуется на кирпичных
заводах, где их подвергают измельчению и возвращают в
технологический цикл. При производстве керамзита образуется пыль,
которая улавливается пылеосадительными камерами, циклонами и
электрофильтрами из отходящих газов. Общий объем пыли составляет
5-10% от массы исходного сырья. Используются в качестве
керамзитового песка для производства легких бетонов, керамического
кирпича и теплоизоляционной засыпки.
37
2.5.5 Отходы производства стекла
Отходы образуются в виде стеклобоя на предприятиях по
производству тарного и сортового стекла, которые в количестве до
96% возвращается в качестве компонента шихты в технологический
цикл.
Другой вид отходов – шлам от химической полировки
стеклоизделий при производстве хрустальных и других изделий.
Полировка изделий производится методом окунания их в смесь HF +
после нарезки узоров. Образуются шламоподобные отходы
H
2SO4
токсичного характера с высоким содержанием непрореагированных
кислот. Такие отходы вывозятся в основном в отвалы и их количество
постоянно увеличивается.
Экспериментальные исследования показали, что после
отстаивания шламовых отходов в естественных условиях в котлованах
в течении 8-10 месяцев и более образуется рыхлая масса белого цвета,
которая легко диспергируется в воде и не обладает токсичностью.
Установлено, что шлам от химической полировки стеклоизделий после
8-10 месяцев может служить ценной добавкой для изготовления
цементных растворов и бетонов. При введении совместно с водой
затворения в виде добавки в количестве 1-2% от массы цемента (в
пересчете на сухое вещество) увеличивается прочность при сжатия на
15-20% и возрастает морозостойкость изделий.
Наиболее ценную добавку можно получить при смешении и
последующим отстаиванием двух видов шламов: от механической
шлифовки хрусталя (нарезка граней) и химической полировки в
соотношении 1:3 соответственно. Продукт совмещенных отходов не
токсичен (вся кислота прореагирует) и может служить ценной
добавкой для производства силикатного кирпича повышенной
прочности. Также этот отход может служить добавкой в производстве
стеклоизделий.
38
2.6 Переработка и использование отходов неорганических
производств
К числу отходов предприятий неорганического синтеза относятся
гипсосодержащие отходы, фосфорные шлаки, пиритные огарки,
дистиллярная жидкость.
Гипсосодержащие отходы
Во всех этих отходах сульфат кальция может встречаться в форме
дигидрата (CaSO
модификации), растворимого ангидрита α-CaSO4 или нерастворимого
β-CaSO4. К таким отходам относятся: фосфогипс, фторогипс,
титаногипс, цитрогипс, борогипс.
Фосфогипс - побочный продукт при производстве ортофосфорной
кислоты и минеральных удобрений - двойного суперфосфата,
аммофоса и нитроаммофоски, содержит от 70 до 97% СаSO4 (в
зависимости от процессов производства). S
- 2400 кг/м3. ρ
фильтров (фильтр-прессов) содержит влагу в количестве 24-40%, в
отвалах он теряет влагу и уплотняется. Фосфогипс используется в
производстве цемента, гипсовых вяжущих веществ и строительных
изделий на основе этих вяжущих; в качестве наполнителя в
производстве линолеума, в с/х для химической мелиорации
солонцовых почв. Кроме того существуют технологии получения из
фосфогипса серной кислоты и извести.
У цемента с добавкой фосфогипса наблюдается удлинение сроков
схватывания почти в 2 раза по сравнению с цементом на природном
гипсе, т.к. в фосфогипсе наблюдается повышенное содержание
сульфата кальция и в небольшом количестве примеси
водорастворимых соединений фосфора и фтора, которые являются
замедлителями схватывания. Однако, использование фосфогипса
практически не снижает прочность цементного камня.
Разработана технология получения из фосфогипса строительного
гипса, как с промывкой, так и без промывки. Промывка фосфогипса от
фосфорных и фтористых соединений для получения чистого α и β
полугидрата является традиционной для отечественных и зарубежных
схем переработки. Но при этом образуется большое количество
сточных вод, которые необходимо нейтрализовать.
Безпромывочная технология предусматривает нейтрализацию
фосфогипса известью. Происходит переход кислых фосфатных
соединений в инертные соединения группы гидроксилапатита, а также
дегидратация нейтрализованного материала до полугидрата.
·2H2O - гипс), полугидрата (CaSO4·0,5H2O α и β
4
= 300 - 350 м2/кг, ρ = 2200
= 400 - 530 кг/м3. Фосфогипс, выгружаемый из
нас
уд
39
Существует технология электротермического разложения
фосфогипса в расплаве путем прямого электронагрева в присутствии
кремнесодержащих материалов. При этом выделяются
технологические газы с содержанием SO
образуются волластонитовые, белитовые и волластонито-белитовые
шлаки, которые используются при производстве цемента. При
введении 20% шлака в портландцементный клинкер прочность при
сжатии повышается на 5 - 10 МПа.
Технология получения серной кислоты из фосфогипса включает
обжиг при температуре 1100-1200 0С, в результате которого
получается фосфоизвесть и сернистый ангидрит. Сернистый ангидрит
используют для получения H2SO4, а известь для производства цемента.
Такая технология распространена в Германии, Польше, Австрии.
Фторогипс - гипсосодержащий отход, получаемый при
производстве фтористого водорода и фтористых солей. Образующийся
при этом ангидрит сульфата кальция содержит CaSO4 - 70-80 %,
CaSO
0,5H2O - 10-15 %. В шлакохранилище ангидрит постепенно (в
·
4
течение 3-5 лет) переходит на 75% в двуводный гипс.
Часто фторогипс в значительных количествах (до 10-15%)
содержит серную кислоту, вследствие чего его хранение требует
мероприятий по защите окружающей среды, что влечет за собой
значительные затраты.
Фторогипс можно использовать в качестве регулятора
схватывания цемента. При этом необходимо примесь серной кислоты
нейтрализовать карбонатным материалом и провести грануляцию.
Фторогипс повышает прочность цемента в ранние сроки твердения (от
3 -7 до 14 суток), а цементный камень по всем параметрам не уступает
цементному камню на природном гипсе.
Титаногипс - гипсосодержащий шлам, полученный в результате
нейтрализации известковым молоком железосодержащих кислых
сточных вод производства диоксида титана. Характерной
особенностью является содержание тонкодисперсного CaSO4 ·2H2O
(65-70%) и гидроксидов железа до 27-30%. Используется при
производстве цемента. По срокам схватывания и по физикомеханическим свойствам не уступает обычному портландцементу. Для
широкого применения необходимо решить проблему обезвоживания
титаногипса. Из-за присутствия в нем гелеобразных примесей железа,
шлам трудно поддается обезвоживанию на вакуумных фильтрах.
Борогипс - отход производства борной кислоты (H
образуется при сернокислотном разложении боросодержащих руд.
Влажность отхода W = 40-60 %, удельная поверхность Sуд = 100-120
в количестве 50-80% и
2
3BO3
),
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]