|
43 1.6. Особенности производства строительных материалов с добавкой золы от сжигании осадков сточных вод Важным направлением снижения издержек производства является использование техногенных отходов. Утилизация отходов также способствует решению региональной экологической проблемы. Среди техногенных отходов особое место занимают золы ТЭС. В последние годы зольные отходы в нашей стране пополнились новым видом золами от сжигания осадков очистных сооружений канализации населенных пунктов, темпы, образования которых постоянно возрастают. Отходы этого производства, как показали наши исследования, существенно отличаются от отходов ТЭС, в первую очередь содержанием соединений тяжелых металлов и естественных радионуклидов. Специалистами НПО «Керамика» и ВНИИСТРОМ проведена комплексная оценка состава и свойств золы от сжигания осадков с Центральной станции аэрации па о. Белом (Ленинградская обл.). Обезвоженный осадок сжигается в псевдоожиженном слое песка при температуре 750 850 °С. По химическому составу зола представляет кислое сырье с содержанием органики до 3,25 %. Зола включает повышенное количество красящих оксидов (Ре203 + ТЮ2 = 12,27 %), легкоплавкая. По данным анализа, в золе находится около 8,85 % фосфора (в пересчете на Р205) и повышенное содержание водорастворимых солей (62,74 мгэкв. на 100 г). Зола от сжигания осадков сточных вод относится к четвертому классу опасности (малоопасные вещества). В процессе контакта с водой зола не выделяет высокотоксичных соединений. Содержание тяжелых металлов Сс1, Си, N1, 7л в золе превышает их ПДК для почвы. Для золы характерна также повышенная удельная активность естественных радионуклидов (ЕРН). В результате экспериментальных исследований установлены основные параметры производства кирпича с добавкой золы. |
Важным направлением снижения издержек производства является использование техногенных отходов. Утилизация отходов также способствует решению региональной экологической проблемы. Среди техногенных отходов особое место занимают золы ТЭС. В последние годы зольные отходы в нашей стране пополнились новым видом " золами от сжигания осадков очистных сооружений канализации населенных пунктов, темпы образования которых постоянно возрастают. Отходы этого производства, как показали наши исследования, существенно отличаются от отходов ТЭС, в первую очередь содержанием соединений тяжелых металлов и естественных радионуклидов. Специалистами НПО "Керамика" и ВНИИСТРОМ проведена комплексная оценка состава и свойств золы от сжигания осадков с Центральной станции аэрации на о. Белом (Ленинградская обл.). Обезвоженный осадок сжигается в псевдоожиженном слое песка при температуре 750-850"С. По химическому составу зола представляет кислое сырье с содержанием органики до 3,25%. Зола включает повышенное количество красящих оксидов (Fe2O3 + ТiO2 = 12,27%), легкоплавкая. По данным анализа, в золе находится около 8,85% фосфора (в пересчете на P2O5) и повышенное содержание водорастворимых солей (62,74 мг экв. на 100 г). Зола от сжигания осадков сточных вод относится к четвертому классу опасности (малоопасные вещества). В процессе контакта с водой зола не выделяет высокотоксичных соединений. Содержание тяжелых металлов Cd, Cu, Ni, Zn в золе превышает их ПДК для почвы. Для золы характерна также повышенная удельная активность естественных радионуклидов (ЕРН). В результате экспериментальных исследований установлены основные параметры производства кирпича с добавкой золы [1]. При проведении опытно-промышленных испытаний состав шихты был принят с учетом экспериментальных исследований и включал, % (по массе): глина 67-75, песок 13-24, зола 9-12. С целью усовершенствования режимов сушки кирпича с добавкой золы, повышения качества высушиваемого полуфабриката была осуществлена реконструкция сушилок с переводом их работы по двухзонной прямоточно-противоточной схеме. Внутри туннеля созданы влажностная теплая зона для периода усадки изделий и горячая сухая зона для послеусадочного периода. Эта схема также обеспечила нулевые избыточные статические давления на концах туннелей, что позволило ликвидировать двери, упростить работу толкателей и улучшить условия их обслуживания. Место отбора отработанного теплоносителя перенесено на стык между первой и второй зонами. Часть отработанного теплоносителя (рециркулята) возвращается в головную зону сушилки. Другая часть удаляется в атмосферу. В осенне-зимний период, когда тепла, отбираемого из зоны охлаждения печи, недостаточно для сушки изделий, предусмотрена возможность дополнительной выработки тепла в теплогенераторе. Продукты сгорания газообразного топлива в теплогенераторе смешиваются с атмосферным воздухом, а при необходимости дополнительно с рециркулятом. В процессе отработки режимных параметров работы сушилок установлены следующие параметры теплоносителя, обеспечивающие получение качественного сырца: " температура теплоносителя: перед вентилятором № 1 80-100"С; перед вентилятором № 3 " 40"42"С; относительная влажность: перед вентилятором № 2 65-75%; перед вентилятором № 3 " 55"65%. Продолжительность сушки сырца 24 ч, остаточная влажность "1,1"1,5%, воздушная усадка 4%. Результаты разбраковки сырца приведены в табл. 1. Таблица 1 size=2>Количество сырца, % Наличие трещин, % size=2>Количество size=2>брака size=2>рамочные size=2>сушильные 98,5 0,5 1 size=2>1,5 Влагоотдача практически одинакова по поперечному сечению туннеля. Влажность сырца после сушки вверху садки 1,2%, в середине садки 1,3%, внизу садки 1,3%. Эти данные свидетельствуют о работе сушилки в оптимальном режиме. Высушенный сырец укладывается на печные вагонетки. Садка кирпича по длине вагонетки состоит из двух пакетов высотой 26 рядов по 756 шт. в каждом. В туннельной печи отрегулирована система рециркуляции дымовых газов. Благодаря этому достигнута интенсификация и равномерность нагрева изделий в зоне подготовки печи. Максимальная температура обжига снижена на 50"С. Оптимальный режим обжига кирпича позволил уменьшить трещинообразование и обеспечить выпуск качественной продукции. Физико-механические показатели кирпича приведены в табл. 2. Таблица 2 Предел прочности, МПа Водопоглощение, % Mapка по средняя плотность, кг/м3 при сжатии при изгибе прочности морозостойкости size=2>средний size=2>наименьший size=2>средний size=2>наименьший 16,1 13,9 2,7 2 6,8 150 >50 1130 13,1 12 2,3 1,7 7,2 125 >50 size=2>1150 Данные табл. 2 показывают, что предел прочности при сжатии и изгибе кирпича с пустотностью 42% достаточно высок. Это объясняется тем, что происходящее при формовании изделий с большой пустотностью уплотнение внешних стенок и внутренних перегородок может частично компенсировать отрицательное влияние пустот на прочность изделий. Однако главное значение имеет уменьшение градиента влажности и снижение внутренних напряжений при сушке тонкостенных изделий с золой, а также более полное завершение процесса формирования черепка при обжиге. Данные испытаний кирпича на теплопроводность кладки на различных кладочных растворах (влажность кладки 2%) приведены в табл. 3. Коэффициент теплопроводности эффективного кирпича самый низкий для пустотелого кирпича, выпускаемого отечественными предприятиями. Таблица 3 Наименование изделий Вид кладочного раствора Коэф. теплопроводности, Вт/м "С Кирпич полнотелый Цементно-песчаный 0,74 Кирпич эффективный Цементно-песчаный 0,39 Цементно-перлитовый size=2>0,35 Испытание кирпича на капиллярный подсос показывает незначительный налет, который незаметен с расстояния 10 м. Основным условием для использования зол в производстве строительной продукции, в том числе керамического кирпича, является абсолютная гигиеническая безопасность готовой продукции, безопасность условий труда на таком производстве и экологическая безопасность всего производственного процесса. Эколого-гигиеническая оценка керамического кирпича показала следующие результаты. Удельная активность естественных радионуклидов " 228"239 Бк/кг, что не превышает значений, допустимых для 1-го класса. Кирпич может быть использован для сооружения жилых и общественных зданий без ограничения. Содержание тяжелых металлов и железа в кирпиче следующее (мг/кг): Cd " 0,88; Сu 2,5; Ni 3,8; Zn 29,7; Pb 3,4; Co 3,1; Cr 1,1; Mn 163; Hg <0,01; Fe 998. Содержание никеля в кирпиче составляет 17,4% от его количества в золе, кобальта 14,8, железа 10,5. Тяжелые металлы прочно связаны с керамическим черепком и извлекаются только жесткой кислотной обработкой. Проведена гигиеническая оценка производства кирпича с использованием золы. Результаты натурных исследований на рабочих местах с повышенным уровнем пылеобразования показали, что концентрация оксида алюминия, мышьяковистого ангидрида, ртути, хрома, диоксида азота, сернистого ангидрида, хлористого водорода, меди, свинца, кадмия, никеля, оксида цинка, окиси углерода в воздухе рабочей зоны значительно ниже ПДК, а кадмий вообще не обнаружен. Технология производства керамического кирпича с добавкой золы от сжигания осадков сточных вод успешно внедрена на НПО "Керамика". Высокое качество продукции, ее экономическая конкурентоспособность обеспечили предприятию лидирующие позиции в регионе. |