Проблемой Оренбургской области является экологическая обстановка региона. На территории региона располагаются горно-обогатительные, металлургические, химические и нефтехимические предприятия, выделяющие в процессе производства большое количество загрязняющих веществ.
Оренбургская область относится к среднеразвитым индустриально-аграрным регионам. Предприятия Оренбургской области дают более 5% общероссийской добычи природного газа, 3% нефти, 6% производства стали, по 30% доменного оборудования и производства серы, более 30% асбеста.
Наибольшую долю в объёме промышленного производства имеют горно-металлургическая промышленность, химическое и нефтехимическое производство, машиностроение и металлообработка [1].
Так нашу область оценила Всероссийская общественная организация «Зеленый патруль», и это в самом начале объявленного в России Года Экологии. В представленном борцами за чистоту списке Оренбуржье занимает 81 позицию из возможных 85 [2].
Рассматривая проблему области и анализа экологической обстановки Западного Оренбуржья, были выявлены наиболее распространенные техногенные отходы Бузулукского района: буровой шлам нефтяной промышленности и шлам водоочистки со станции обезжелезивания.
При более качественном обзоре литературы, анализа глинистого сырья и отходов производства, было принято решение по внедрению выше изложенного сырья во вторичное производство, на основе керамзита.
В качестве глинистого сырья отобраны глины Бузулукского, Курманаевского и Новосергиевского месторождений Западного Оренбуржья.
На первых этапах исследований производились опыты по изготовлению гранул керамзита из чистого сырья порошково-пластическим методом.
Порошково-пластический способ отличается от пластического тем, что вначале помолом сухого глинистого сырья получают порошок, а потом из этого порошка при добавлении воды получают пластичную глиномассу, из которой формуют гранулы. Необходимость помола связана с удалением крупных фракций оксида кальция и увеличения степени дисперсности глинистого сырья.
Сырьем для производства керамзита служат тонкодисперсные легкоплавкие глины с карьерной влажностью 13—15%. При указанной влажности глина сравнительно плотная и может подвергаться тонкому дроблению без замазывания механизмов.
На основании публикационных статей был выявлен химический состав Бузулукской глины, характеризующийся содержанием (в %): SiO2—41,71; TiO2 – 0,23 Fe2О3— 2,10; А1203— 3,92; MnO—0,01; CaO—25,6; MgO—0,37; N2O – 0,18, K2O—0.94; P2O5—0,12 и п.п.п.—23,05 [3]. Химический состав компонентов, из которых изготавливается керамика, является важной характеристикой для предварительной оценки пригодности сырья, поэтому опираясь на результаты исследований А.И. Августиника (см. рис. 1) была определена область применения глины Бузулукского месторождения.
Рис. 1 – Группировка глин в зависимости от их химического состава:
1 - каолины и глины, пригодные для производства огнеупорных (шамотных) изделий; 2 - глины, пригодные для производства плиток для пола, канализационных труб, кислотоупора, каменного товара; 3 - гончарные и терракотовые глины; 4 - черепичные глины; 5 - клинкерные, идущие для производства мостового клинкера; 6 - кирпичные глины;
- область применения Бузулукской глины
Нанесение на диаграмму исследуемой глины указывает на её пригодность для изготовления керамического кирпича, так как входит в область 6 для кирпичных глин [4].
Из научных трудов Онацкого С.П. оказалось, что увеличения степени дисперсности глинистого сырья резко изменяется содержание в нем многих компонентов. Так у слабо вспучивающихся суглинков (каковыми являются используемые глины) содержание кремнезема при этом увеличивается с 70-73% до 50-52%; глинозема, наоборот, увеличивается с 12,74-14,72 до 21,92-23,96%. Увеличивается так же п.п.п. с 4,1-4,55 до 9,01-10,3% [5].
Кроме того, если сырье недостаточно сухое, требуется его сушка перед помолом. Сушка производилась в сушильном электрошкафу объемом 80 л. марки ШС-80 до постоянной массы, при температуре (105±5)0С.
После сушки буровой шлам и шлам со станции обезжелезивания перемалывались в шаровой мельнице, и просеивались через сито 0,16 мм.
Изготовление сырцевых гранул керамзита производилось по стандартному методу согласно ГОСТ 32026-2012 [6].
Для формования используют металлическую форму с отверстием для выдавливания излишка глиняной массы (см. рисунок 2).
Рис. 2 - Металлическая форма для изготовления сырцовых гранул
1 - цилиндр; 2 - пуансон; 3 - стержень для выталкивания гранул из формы; 4 - съемное дно
Состав шихты для производства керамзита представлен в таблице 1.
Таблица 1
|
№ п/п |
Состав шихты, % |
Температура термической подготовки, 0С |
Температура обжига, 0С |
Средний коэффициент вспучивания, kв |
|
Бузулукское месторождение |
||||
|
Затворитель вода 10% |
||||
|
1 |
Глина – 100 |
200, 300,400,500 |
1200 |
1,00 |
|
2 |
Глина – 100 |
200, 300,400,500 |
1200 |
1,02 |
|
Курманаевское месторождение |
||||
|
3 |
Глина – 100 |
200, 300,400,500 |
1200 |
1,03 |
|
4 |
Глина – 100 |
200, 300,400,500 |
1200 |
1,0 |
|
Новосергиевское месторождение |
||||
|
5 |
Глина – 100 |
200, 300,400,500 |
1200 |
1,04 |
|
6 |
Глина – 100 |
200, 300,400,500 |
1200 |
1,02 |
Рис. 3 – Образцы после обжига на основе бурового шлама в разном процентном отношении
На основе полученных данных (таблица 1) видно, что гранулы не вспучиваются, а лишь имеют незначительную усадку kв=0,92, или вспучивание kв=1,02 (рисунок 3). Таким образом, можно сделать выводы, что газообразование внутри гранулы происходит при более низких температурах, чем происходит спекание гранулы с образованием черепка, а также влияет большое содержание оксида кальция СаО, и кварца SiO2. Методом решения, может служить введение корректирующих добавок в виде каолиновых глин, позволяющих ускорить спекание черепка гранул или выведение кварцевых частиц из глинистого сырья. Наравне с традиционными добавками в производстве керамзита, как введение солярного масла, мазута в объеме 3%, от общей массы, являются отходы промышленности. Проанализировав литературные источники, добавление в шихту бурового шлама или шлама водоочистки повышает физико-механические характеристики керамзита. Так на примере Бузулукского района изучен химический состав Пашийского горизонта. Химический состав проб минерального сырья бурового шлама представлен на диаграмме 1. В настоящий момент ведутся исследования по вовлечению буровых шламов в производство керамзита.
Диаграмма 1 – Химический состав проб минерального сырья бурового шлама (Пашийский горизонт).
Вовлечение шламов нефтегазовой промышленности и шламов станции обезжелезивания приведет к получению значительного народнохозяйственного эффекта и решит проблему загрязнения территорий, тем самым снизит количество шламоотстойников, что позволит использовать высвободившиеся земли для рекультивации сельским хозяйством.
Литература:
- Посреди России – люди, традиции, привычки, взгляды, идеалы и символы. Режим доступа: http://posredi.ru/orenburgskaya-oblast-po-ekologii.html
- Метапром – Промышленный портал. Режим доступа: http://www.metaprom.ru/regions/orenburgskaya-obl.html.
- Научно-технический и производственный журнал «Строительные материалы» №4 / В.А. Гурьева, В.В. Дубинецкий, К.М. Вдовин–2015. – 93 с. -ISSN0585-430X.
- Августиник, А.И. Керамика. – Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1975. – 590 с.
- Онацкий С.П. Производство керамзита / С.П. Онацкий. – М.: Стройиздат, Москва, 1971. – 305 с.
6. ГОСТ 32026-2012 Сырье глинистое для производства керамзитовых гравия, щебня и песка. Технические условия. Введ. 2014-01-01. – М.: Стандартинформ, 2014.
