Оценка отходов фосфорной промышленности с целью получения вяжущих материалов

Важнейшим сырьевым резервом строительного комплекса являются многотоннажные вторичные продукты (техногенные отходы) фосфорной промышленности, комплексное использование которых позволит сформировать рациональные структуры новых композиционных материалов в результате физико-химических взаимодействий.

Совокупность технологий отдельных производств, размещенных в промышленном регионе Жамбылской области и связанных между собой не только основными производственными циклами, но и стратегическими вопросами по эффективному использованию накопленных техногенных отходов, определяют поиск новых направлений по снижению их объемов с одновременным решением вопросов ресурсосбережения.

Система обращения с промышленными отходами в соответствии с законодательством РК требует не только учета объемов их накопления в отвалах, но и классификации по видам.

Сбор информации по объемам накопления и реализации промышленных отходов фосфорной промышленности Жамбылского региона позволил выявить формирующийся рынок отходов и возможные объемы их вовлечения в хозяйственный оборот в качестве сырья.

Первоначально была произведена систематизация промышленных отходов по направлениям их применения в строительстве с целью выявления дополнительных резервов их комплексной переработки путем включения в замкнутые и технологические циклы в составе специализированных комплексов.

Методы утилизации основаны на физико-химических исследованиях свойств и структуры отходов, позволяющих определить принципиальную возможность (или невозможность) их использования в том или ином производстве. Исходя из этого положения, были выявлены резервы по расширению области использования накопленных промышленных отходов фосфорной промышленности, и проведены лабораторные исследования химических, физических и специальных (специфических) свойств отходов с использованием стандартных методов физико-химического и химического количественного анализа в соответствии со стандартными методиками.

Обобщенные результаты среднестатистических лабораторных исследований по химическому составу отходов показали, что границы отклонений (минимального и максимального содержания компонентов) лежат в значениях, характерных для многолетних исследований, на основании чего можно сделать вывод об относительной стабильности химического состава техногенных отходов фосфорной промышленности Жамбылского региона.

Во всех отходах, которые были выбраны в качестве потенциальных материалов для дальнейшего исследования и получения строительных композитов, основными компонентами являются оксиды кальция и кремния, в большинстве отходов присутствуют также оксиды алюминия и железа. Присутствие данных оксидов характеризует гидратационные свойства сырьевых компонентов, применяемых для изготовления вяжущих материалов в строительстве, и играет важную роль в технологии получения строительных смесей (портландцемента, глиноземистого цемента, стекла, тонкой керамики и др.).

При выборе отходов фосфорной промышленности в качестве сырья для производства строительных материалов было проверено их соответствие нормативам на содержание радионуклидов. Санитарно-эпидемиологические заключения подтвердили возможность использования данных отходов в качестве минерального сырья для всех видов строительных материалов без ограничений, т.к. суммарная удельная активность радионуклидов для каждого вида отходов не превышала 370 Бк/кг, что соответствует требованиям СанПиН 2.6.1.2523-09.

При предварительной оценке пригодности техногенного сырья для производства строительных материалов необходимо было убедиться не только в удовлетворительном валовом химическом составе и минимальном содержании вредных примесей, но и в их химико-минералогической однородности.

На данном этапе важно учитывать, при каких температурах происходит образование промышленных отходов, и какие кристаллические фазы при этом формируются. Физические свойства и условия образования фаз в основном технологическом процессе характеризуют реакционную способность отходов промышленности, а также позволяют определять условия, при которых возможна активация их свойств. Для всех отходов было проведено исследование минералогического состава.