Шламами называют техногенные продукты, получаемые в процессе водоочистки на предприятиях металлургии, химии, нефтехимии и машиностроения. Многие техногенные шламовые отходы по своему химическому составу приближаются к традиционным вяжущим. Поэтому проблема рационального использования дешевых техногенных продуктов различных отраслей промышленности в производстве вяжущих давно привлекает многих ученых и практиков. Долгое время для производства вяжущих применялись классическое сырье и шлаки, побочный продукт различных производств, но с наступлением XXI века большинство школ материаловедения обратило внимание на многотоннажные техногенные шламовые отходы. Так кафедрой «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» Самарского государственного архитектурно-строительного университета были выявлены существенные возможности по применению шламовых отходов Самарского металлургического завода в качестве модифицирующей добавки в составах различных вяжущих, в том числе жаростойких. Данное обстоятельство способствует расширению выпуска новых строительных материалов и значительному снижению их стоимости [1, 2].
На Самарском металлургическом заводе функционируют современные очистные сооружения. На установках этих сооружений в результате ряда технологических операций образуются различные шламы: алюмощелочной, карбонатный и алюмокальциевый [3]. Химический состав техногенных шламов приведен в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав техногенных шламов
|
Наименование шлама |
Содержание, масс % |
||||||||
|
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
R2O |
п.п.п |
∑ |
|
|
Алюмокальциевый шлам |
8,16 |
14,6 |
0,8 |
26,32 |
8,24 |
1,58 |
1,36 |
38,88 |
99,94 |
|
Алюмощелочной шлам |
- |
44,1 |
0,8 |
1,4 |
6,6 |
0,58 |
10,73 |
35,31 |
100,32 |
|
Карбонатный шлам |
2÷4 |
0÷13 |
2÷13 |
36÷47 |
2÷14 |
0÷6 |
- |
34÷41 |
- |
Наноразмерность шламов Самарского металлургического завода находится в пределах 20–80 нм, данные значения были подтверждены проведенными испытаниями в институте ядерных исследований по методике малоуглового рассеяния нейтронов с использованием дифрактометра «Мембрана-2», а чтобы достоверно судить о минералогическом составе шламов был проведен их рентгенофазовый анализ с помощью дифрактометра «ДРОН-3» (рис. 1, 2 и 3).
Рис. 1 — Рентгенограмма шлама щелочного травления алюминия
(в сухом состоянии): Г — гидроаргиллит — Al(OH)3
Рис.2 — Рентгенограмма шлама щелочного травления алюминия
(после термообработки):
γ-Al2O3 — технический глинозем, т. е. (Al(OH)3 → γ-Al2O3 + H2O↑
Рис. 3 — Рентгенограмма алюмокальциевого шлама:
кц — кальцит (CaCO3); кв — кварц (SiO2)
Полученные данные физико-химических исследований и проведенные многочисленные лабораторные испытания с техногенными шламами в качестве добавки в различные вяжущие показали положительный эффект их применения в области создания огнеупорных композитов, а именно было отмечено полифункциональное действие шламов [4, 5]:
- снижение водоцементного отношения;
- повышение начальных физико-термических характеристик жаростойких вяжущих;
- повышение реологических характеристик.
Литература:
1. Стройматериалы из промышленных отходов / Т. Б. Арбузова, В. А. Шабанов, С. Ф. Коренькова, Н. Г. Чумаченко. — Самара.: Изд-во «Самарский Дом печати», 1993. — 93 с.
2. Арбузова, Т. Б. Строительные материалы на основе шламовых отходов: учебное пособие / Т. Б. Арбузова. — Самара.: Изд-во Самарск. гос. арх.-строит. академии, 1996. — 38 с. — ISBN 5–230–07394–3.
3. Хлыстов, А. И. Повышение эффективности и улучшение качества огнеупорных футеровочных материалов: монография / А. И. Хлыстов. — Самара.: Изд-во Самарск. гос. арх.-строит. ун-та, 2004. — 134 с. — ISBN 5–9585–0051–1.
4. Хлыстов, А. И. Жаростойкие бетоны на жидком стекле повышенной долговечности / А. И. Хлыстов, И. В. Горюшинский, А. В. Власов // Огнеупоры и техническая керамика. — 2013. — № 4–5. — С. 23–28.
5. Хлыстов, А. И. Высокоглиноземистое шламовое нанотехногенное сырье в производстве жаростойких бетонов / А. И. Хлыстов, В. А. Широков, Е. А. Чернов // Ж., Научное обозрение. — 2013. — № 12. — С. 196–199.
