Агрегация и агломерация мелкодисперсных отходов

Известно, какое внимание различные ведомства уделяют сегодня вопросам экологической безопасности окружающей среды. В данной статье приведены некоторые возможные методы утилизации различных отходов. Методы достаточно апробированы и могут быть после некоторой доработки применены на практике.

Мелкодисперсные отходы различных производств подвергаются либо захоронению, либо санкционированному хранению, занимая огромные территории и являясь источником загрязнения окружающей среды. В данной работе приведены примеры возможной переработки таких отходов, как зола сожженного отстоя сточных вод, гранитная пыль щебеночного производства, а также мелкодисперсные отходы черной металлургии. Технология переработки состоит в агрегации отходов и их температурной агломерации. Технологические методы находятся на разных стадиях разработки, однако у каждого получены обнадеживающие результаты.

1 Легкие заполнители бетона (ЛЗБ). При производстве гранитного щебня до 30% горной массы отсеивается и, по существу, превращается в отходы. Часть отсевов может быть использована для производства легких заполнителей бетона. Для этого отсевы смешиваются с газообразователем, а из полученной шихты с применением ПАВ формуются гранулы. Затем гранулы обжигаются.

Изучение полученных образцов показало, что ЛЗБ имеют высокие показатели по тепловому сопротивлению, водопоглощению, плотности, себестоимости производства. В ходе выполненной научно-исследовательской работы предложена технология производства ЛЗБ, которая должна быть проверена на опытной линии. Учитывая, что потребность в легких заполнителях составляет около 80 млн куб. м в год, можно оценить, что около 25 млн т гранитных отсевов может быть ежегодно использовано для производства ценнейшего строительного материала.

Проведенные исследования показали, что использование ЛЗБ может позволить производить железобетонные и бетонные изделия, обладающие повышенным термосопротивлением. Дальнейшее исследование ЛЗБ также требует создания опытно-промышленной установки и проведения комплекса исследований.

2. Многие крупные города оборудованы заводами по сжиганию отстоя сточных вод. После сжигания образуется зола, содержащая примеси вредных веществ в количествах, превышающих нормы ПДК. Эта зола подлежит захоронению. Для города с миллионным населением количество золы составляет десятки тонн в сутки при плотности около 0,6 т на куб. м. При доставке золы на полигон для захоронения требуется большой объем транспорта и помещения захоронения.

Агрегация золы с повышением плотности существенно удешевляет процесс захоронения. При обследовании золы сжигания отстоя сточных вод установлено, что она агрегирует под давлением с применением небольшого количества поверхностно-активного вещества (ПАВ). Спрессованные таблетки были подвергнуты обжигу. В результате получены таблетки с плотностью 2,7 т/куб. м и высокой прочностью с оплавленной поверхностью. То есть объем золы уменьшился в 3–5 раз. Полученные образцы представлены на фото 2. Верхние образцы — прессованная зола. Образцы имеют коричневый цвет и прочность, достаточную для транспортировки. Нижние образцы — результат обжига: цвет — черный, поверхность — стеклованная. Левые и правые образцы получены при различном давлении прессования.

Представляется, что по-настоящему существует возможность создать линию по обработке золы путем прессования и обжига. Проведенный эксперимент дает основание полагать, что для сокращения расходов по захоронению золы может быть рассмотрено несколько вариантов.

Прессование золы. Полученные плотные изделия подлежат захоронению, но здесь втрое снижаются транспортные расходы и расходы по захоронению.

Обжиг прессованных изделий. При обжиге происходит стеклование поверхности изделий, а это может предотвратить вымывание имеющихся в золе вредных примесей. Этот эффект следует проверить экспериментально. Возможно, получаемые изделия могут быть использованы в качестве подсыпки или наполнителя бетона.
На основании исследований можно изменить класс опасности золы и дать рекомендации по ее использованию.

3. Мелкодисперсные отходы черной металлургии накоплены в мире в количестве многих миллионов тонн. Агрегация этих отходов путем увеличения усилия прессования или тонкости помола оказалась в ходе экспериментов невозможной. Преодолеть это свойство и получить прочные гранулы позволило применение специального ПАВ.

На фото 3 показаны образцы мелкодисперсного оксида железа, агрегат, полученный из этого образца путем прессования с применением ПАВ, и восстановленное в результате обжига железо в виде агломерата. Полученный агломерат прочен. На фото 4 показано, что полученный образец достаточно прочен, чтобы не разрушиться под грузом весом в 5 кг.

Приведенные примеры показывают возможности разработанного принципа переработки мелкодисперсных отходов, состоящего в подборе ПАВ, дисперсности, добавки, параметров давления для достижения агрегации и условий тепловой обработки для обеспечения агломерации. Эти работы могли бы выполняться посредством одной опытно-промышленной установки на едином предприятии, которое на основании результатов обследования и экспериментов могло бы разрабатывать технические задания для строительства промышленных линий.

Результаты проведенных экспериментов показывают, что агрегация мелкодисперсных материалов и их агломерация в результате обжига могут позволить переработать огромные массы накопленных разнообразных мелкодисперсных отходов, а на их основе — организовать выпуск востребованной продукции, улучшить экологическую обстановку и освободить огромные территории, занятые сегодня под хранение этих отходов.

Автор: Н. Е. Берегова, Л. Г. Бернштейн, А. Д. Шулояков Дата: 31.03.2011 «Федеральный строительный рынок» № 90 Рубрика: Материалы и технологии

«« назад