Использование в строительстве отходов строительных материалов

Природно-ресурсный потенциал России огромен, но не бесконечен. Это делает актуальными вопросы использования ресурсов и сопутствующие им экологические проблемы, возникающие по техногенным причинам. Поэтому так важно решение вопроса о рациональном применении твердых промышленных отходов (ТПО), скапливающихся в процессе металлургического производства, то есть о применении малоотходных технологий в металлургии.

Виды или классификация шлака

При квалификации отходов металлургического производства надо помнить о том, что при изготовлении металлов получаются шлаки и золошлаковые отходы, которые состоят смеси золы и шлака, в результате сгорания угля и торфа.

Классификация шлаков довольно тщательно проработана.

Существует две базовые группы: шлаки черной и цветной металлургии.

После выплавки чугуна получаются следующие виды шлаков:

1. Доменные. Они напрямую связаны с отходами, которые получаются при плавке чугуна и состоят из нескольких подгрупп — литейного, специального и предельного.
2. Сталеплавильные. К этим относят шлаки, образующиеся при выплавке стали и при обработке металла. К первым относят электроплавильные, мартеновские, и ваграночные. Ко второй группе относят тигельные и сварочные.

Доменные шлаки формируются одновременно с чугуном при плавке шихты, в состав которой ходят топливный материал руда и флюс, состоящий из известняка. Шлак, из-за малой плотности отделяется от чугуна и всплывает наверх. Его отделяют от основного материала через отверстие расположенное сверху. Это отверстие называют леткой. Шлак, сливаемый через нее не содержит в себе металла.

В Волжском из строительных отходов делают новые материалы

Часть шлаковых отходов остается в нижней части печи. Их сливают после выпуска основной продукции (чугуна) отправляют на переработку. Смысл этой переработки заключается в выделении остатков металла из полученных отходов.

Доменные шлаки отличает изменчивостью состава, который определяется составом шихты. Как правило, они на 95% состоят из окислов кремния, кальция и других материалов.

Соотношение между щелочными и кислотными окислами образует три группы шлаков.

1. Содержащие в своем составе окислы железа, магния и кальция называют основными,
2. Состоящие из SiO2 и Al2O3, называют кислотными.
3. Промежуточная группа — равномерное присутсвие обоих видов оксислов.

Использование отходов предприятий черной и цветной металлургии в строительной индустрии

Высокие темпы развития материального производства, ускорение научно-технического прогресса обуславливают все более интенсивное использование природных ресурсов, особенно полезных ископаемых. Важность проблемы обеспечения минеральным сырьем народного хозяйства определяется, с одной стороны, тем, что последние являются основой развития промышленности, ее эффективность в первую очередь зависит от степени обеспеченности ресурсами, а с другой стороны, тем, что экономика страны функционирует при ограниченных запасах полезных ископаемых.

Использование промышленных отходов в создании новых строительных материалов

Вследствие постоянного роста взаимодействия между обществом и природой окружающая нас среда становится все более синтетической, и ее естественная структура вступает в конфликт с производительными силами и общественным потреблением. Назревает необходимость контроля над качеством окружающей среды. Проблему эффективного использования минерального сырья и, в частности, переход на безотходную технологию следует рассматривать с точки зрения устранения противоречий между экономическим ростом (необходимостью все большего вовлечения ресурсов в производство) и «производительной возможностью» окружающей среды (истощение запасов, снижение качества минеральных ресурсов, нарушение экологического баланса). Решение этих противоречий вероятно при рациональном и комплексном использовании добываемых ресурсов, а также отходов производства.

Главное направление снижения объема отходов производства — их утилизация в различных отраслях народного хозяйства и, особенно, в строительной индустрии.

Актуальность и необходимость расширения утилизации отходов производства с каждым годом возрастают вследствие истощения запасов богатых руд, сложившейся структуры их добычи, увеличения потребности в строительных материалах и обострения проблемы хранения отходов.

Развитие и совершенствование производства строительных материалов имеют решающее значение для выполнения программы строительных работ. Основные строительные материалы (цемент и другие вяжущие, стеновые материалы, хризотилцементные изделия, строительная керамика, тепло-, гидро- и звукоизоляционные материалы, строительное и техническое стекло и др.) производятся в основном на предприятиях Агропромышленного комплекса России.

Минерально-сырьевые отходы находят широкое применение в производстве строительных материалов.

Так, например, широко применимы отходы предприятий черной металлургии. Наиболее широкое применение при производстве строительных материалов находят доменные шлаки, выход которых на отечественных металлургических заводах составляет примерно 0,5–0,6 т на 1 т чугуна. При переработке доменных шлаков получают гранулированный шлак для производства цемента, закладки выработанного пространства, производства местных и шлакощелочных вяжущих заполнителей бетонов, шлакощелочной пемзы, используемой в качестве заполнителей бетона, минеральной шлаковой ваты, шлакоситаллов, щебня и песка.

Применение этих материалов в строительстве позволяет экономить первичные минеральные ресурсы (песок, известь, глину, щебень), клинкерный цемент и топливо. Так, например, использование гранулированных шлаков в качестве заполнителей бетона дает значительную экономию. Применение шлакового щебня и песка для строительных целей позволяет получить не только экономию средств, но и также исключить использование при производстве естественных заполнителей.

Одним из наиболее рентабельных видов употребления доменных шлаков является шлаковое литье. Разработана технология производства двухслойных металлошлаковых труб и отводов шлаковых плит и других изделий. Трубы предназначаются для пневмо-гидротранспортирования абразивных материалов — щебня, песка, руд, бетона и др. Замена ими стальных трубопроводов позволила на каждом километре трубопровода экономить 150 т металла.

Ферросплавные шлаки используются для производства местных и шлакощелочных вяжущих в качестве заполнителей бетонов. При этом наблюдается снижение расхода естественных заполнителей. Большую ценность для производства автоклавных материалов представляют шлаки, получаемые при выплавке коуглеродистого феррохрома. При охлаждении шлак феррохрома в результате силикатного распада превращается в дисперсный порошок. Добавка шлака (3–4 %) к силикатной массе позволяет улучшить ее формовочные свойства, повысить прочность сырца, снизить расход извести.

Шлаки ферросплавного производства могут стать эффективным заполнителем огнеупорных бетонов. Огнеупорные бетонные композиции на основе заполнителей из ферросплавных шлаков могут применяться в различных тепловых агрегатах. Бетона на заполнителе из шлаков ферросплавного производства характеризуется высокой термостойкостью и может применяться в качестве высокотемпературной футеровки с циклическим режимом нагрева и охлаждения.

Основной потребитель шлаков — цементная промышленность, использующая до 75 % их объема для производства гидравлических добавок производства портландцементов, шлакопортландцементов, шлакощелочных цементов высоких классов. Немало цементных заводов расположены непосредственно около металлургических заводов. Это позволяет эффективно использовать шлаки для производства высококачественных цементов.

Также широкое применение получили и отходы предприятий цветной металлургии. Из минерально-сырьевых отходов цветной металлургии некоторое применение получили шлаки и шламы. Исследования физико-химических, физико-механических и технологических свойств шлаков, образующихся на горно-металлургических комбинатах вследствие переработки руд цветных металлов, показали, что для производства строительных материалов пригодны шлаки, полученные при переработке медных никелевых руд, которые по прочностным характеристикам, теплофизическим свойствам, износостойкости, кислотостойкости, как правило, значительно превосходят аналогичные показатели доменных шлаков.

Гранулированные шлаки этих производств являются хорошим сырьем для приготовления вяжущих веществ автоклавного твердения. На таком вяжущем получают бетоны следующих видов: тяжелый на крупном заполнителе, плотный мелкозернистый, легкий на пористом заполнителе, ячеистый. Такие материалы не нуждаются в дополнительной переработке, они лучше пиритных огарков.

Переработка шлаков руд цветных металлов на песок и щебень после извлечения ценных металлов — наиболее перспективный и экономически выверенный путь решения проблемы их утилизации.

Однако в настоящее время доля переработки шлаков на предприятиях цветной металлургии остается на низком уровне. Большую их часть сливают или вывозят в отвалы. В натуральном виде эти гранулированные шлаки могут быть использованы в качестве мелкого заполнителя в бетонах. В то же время проблема использования шлаков предприятий цветной металлургии, которых накопились сотни миллионов тонн в народном хозяйстве, остается актуальной как с позиции комплексного использования минерального сырья, снижения себестоимости конечного продукта, так и с позиции охраны окружающей среды.

Перспективны для утилизации шлаки, получаемые при выплавке никеля. Они пригодны для переработки в строительный песок, дефицит которого непрерывно возрастает.

К настоящему времени разработана технология переработки гранулированных шлаков в качественный мелкий заполнитель. Тяжелые бетоны с заполнителем на шлаковом песке по расходу цемента, прочностным и деформативным характеристикам, морозостойкости соответствуют нормативным требованиям и не уступают бетонам, произведенным на основе природного стандартного песка.

Могут применяться гранулированные шлаки никелевого производства и в качестве кремнеземистого компонента автоклавного вяжущего. При этом требуемое количество извести снижается в 3–4 раза по сравнению с использованием кварцевого песка. Данным гранулированным шлаком можно полностью заменить природный песок в силикатной смеси при производстве кирпича. От такой замены не только повышается прочность кирпича, но и улучшаются теплоизоляционные свойства материала.

Заслуживают внимания шламы как побочный продукт при переработке глиноземсодержащего сырья. Они могут, по предварительным данным, использоваться для изготовления цемента. Каолиновый шлам по своему химическому составу близок к портландцементу. Нефелиновый (белитовый) шлам — побочный продукт (отходы) при производстве глинозема, на протяжении многих лет используется в промышленности строительных материалов. Промытый белитовый шлам — хорошее сырье для изготовления цемента высокой активности.

Производство цемента на основе этих шламов вследствие значительного количества в них готового двухкальциевого силиката является более экономичным. Так, расход известняка сокращается на 50–60 %, производительность вращающихся печей повышается на 25–30 %.

В результате совместного помола нефелинового шлама с портландцементным клинкером и гипсом получают высококачественные цементы самых разнообразных классов, отвечающие требованиям государственного стандарта и техническим условиям.

На нефелиновом цементе при расходе 200–230 кг/м3 можно получать конструкционно-изоляционный газобетон (например, керамзитобетон) хорошего качества крупнозернистой структуры.

В нашей стране много лет применяется безотходная технология по производству содопродуктов и цемента на базе комплексного использования нефелинов. Из каждых 4 т нефелинового концентрата и 15 т известняка получают без отходов 1 т глинозема, 1 т содопродуктов и 10 т цемента.

Кроме цементного производства на основе нефелинового шлама он может применяться в производстве строительных изделий (кирпич, блоки, плиты); в дорожном строительстве для укрепления грунтов в качестве подстилающего слоя; при производстве вяжущего для асфальтобетона, огнеупоров в качестве одного из основных компонентов шахты; при изготовлении цветного стекла.

Красные бокситовые шламы, образующиеся при производстве алюминия, могут использоваться в цементном производстве, при производстве шлакокаменного сырья, шлакошебня, шлакоситаллов, различных составов местных вяжущих, для закладки горных выработок, устройства дорожных покрытий и т. д.

С 90-х годов XX века прослеживались два основных направления переработки красных бокситовых шламов:

1. комплексная переработка шламов с последовательным получением ряда ценных продуктов (чугуна, глинозема, цемента и др.);

2. непосредственное использование шлама в качестве добавки при производстве различных видов строительных материалов, например цемента.

Утилизация красных бокситовых шламов связана с небольшим объемом капитальных вложений в специализированные производства. Однако при погрузке, транспортировании и разгрузке их влажность не должна превышать 15–20 %. Исследования показали, что красный бокситовый шлам глиноземного производства является сырьем для промышленности строительных материалов, позволяющим интенсифицировать процесс производства портландцементного клинкера.

Таким образом, можно заключить, что использование отходов предприятий черной и цветной металлургии в строительной отрасли является перспективным направлением промышленного комплекса, поскольку при его развитии представляется возможным снижением напряженности во многих сферах народного хозяйства.

1. Бобович Б. Б. Переработка отходов производства и потребления / Б. Б. Бобович, В. В. Девяткин. — «Интермет инжиниринг», 2000. — 496 с.

2. Болдырев А. С. Использование отходов в промышленности строительных материалов / А. С. Болдырев, А. Н. Люсов, Ю. А. Алехин. — М.: Знание, 1984. — 64 с.

3. Маннанова Г. В. Техника и технология утилизации твердых отходов / Г. В. Маннанова. — М.: Знание, 2007. — 24 с.

Устойчивые и разлагающиеся материалы

Шлаки классифицируют и по режиму остужения пустой породы. Разница в режиме остывания обеспечивает получение разновидностей шлаков в виде:

• камней;
• гранул;
• стеклоподобных материалов.

Устойчивость — следующий критерий характеризующий шлаки. Между тем, шлаку свойственны 4 вида распада:

1. Силикатный распад характерен тем, при трансформации кальциевого силиката из бета в гамма-форму совершается рост объема. В ходе распада шлаковая порода покрывается трещинками, и постепенно распадается в порошок мучного типа.
2. Известковый. Это процесс является следствием гидратации извести. Чаще всего этот тип встречается среди мартеновских шлаков.
3. Железистый. Этот тип напрямую связан с наличием неокисленного железа. Предельная величина составляет 1,5%. Рост процента предельной величины и наличие влаги провоцирует реакцию перехода сульфида железа в его гидроксид. Этот процесс сопровождает выделение сероводорода. В итоге объем шлака вырастает до 38%, и это приводит к появлению на его поверхности трещин.
4. Марганцевый — активизация произойдет, если шлак будет находиться во влажной среде.

В первую очередь перерабатывают шлаки устойчивые к распаду. Из него производят щебень и некоторые другие строительные материалы.

Область использования и стандарты

На территории нашей страны действует ГОСТ 3476-34, определяющий технические условия к шлаку из которого изготавливают цемент. Еще один способ переработки шлаков – изготовление минеральной ваты. Сырьем служит щебень из доменного шлака, требования к нему определены в ГОСТ 18866-93. Шлаковая пемза используется как заполнитель при изготовлении бетона. Требования к пемзе определены в ГОСТ 9760-86.

Большая часть шлаков металлургического производства находит применение в дорожном строительстве. Именно для этой отрасли производят пористый щебень. Следует отметить, что уровень пористости оказывает существенное влияние на физико-механические параметры. Снижение пористости повышает его прочностные параметры.

Для уменьшения пористости применяют операцию под названием дегазация. Ее использование позволяет снизить этот параметр на 30%. Кроме этой операции применяют вакуумирование и обработку на центрифугах. После такой обработки потребитель получает качественный и недорогой щебень, изготовленный из отходов металлургического производства.

Утилизация шлаков

Значительная часть шлаков содержит металлические включения. Такие отходы сложно обрабатывать. Основной способ переработки – грохочение с последующей магнитной сепарацией металлических элементов. У этого метода есть недостатки: низкое качество разделения металла и шлака, повышенный износ оборудования, низкая рентабельность.

Появляются новые технологии, которые осуществляют более точное разделение, а также извлечение немагнитных металлов. Удается извлечь 15% металлического железа.

Освобожденный от металлических примесей шлак пригоден для дальнейшего промышленного применения. Шлаки пористой структуры используют как добавку к бетону. Существуют технологии удаления воздуха (дегазации) из металлургических отходов, что позволяет получить плотный строительный щебень.

Определенную сложность представляет переработка рафинированных шлаков от плавки сурьмянистых концентратов. Из отходов необходимо выделить сурьму и мышьяк, чтобы они не попадали в окружающую среду. В последнее время эти примеси отделяют методом водного выщелачивания.

Большую часть отходов металлургического производства перерабатывают в твердом виде, но переработка расплавов более эффективна.

Щебень из отходов металлургии

При строительстве дорог применяют щебень различной прочности и соответственно пористости. При сооружении дорожного покрытия щебень применяют следующим образом: под верхний слой покрытия укладывают щебень с пористостью 5 – 12%. Для нижней части полотна применяют щебень с пористостью 12-17%.

Технология изготовления

Производству щебня из отходов металлургического производства большое внимание уделяют ученые. Так в недрах Уральского института черной металлургии разработали и постоянно совершенствуют технологиям переработки металлургического шлака в строительный щебень.

Базовая технологии переработки шлака в щебень выглядит следующим образом:

1. Расплавленный шлак, слой за слоем заливают в шлаковые ямы. Толщина одного слоя составляет 200 – 300 мм. Таким образом заливают пять слоев.
2. Охлаждение залитой массы водой из расчета 0,5 кубометра воды на тонну шлака.
3. После остужения слоя шлака его выдерживают до 8 часов. За это время происходит кристаллизация.
4. По истечении обозначенного времени слои шлака разрабатывают с применением экскаватора.
5. С применением сит выполняют сортировку шлака по фракциям. Если возникает необходимость, то полученный материал отправляют на дополнительное дробление. Описанная технология позволяет получать щебень, который отличается от природного тем у него хорошая адгезия к битуму, цементу и дегтю.

Цена отходов металлургического производства

На практике применяют два метода определения стоимости отходов металлургического производства. Первый метод основан на использовании так называемых ТСЦ территориальных сборников цен. Но, к сожалению, эти сборники обновляются довольно редко, и поэтому цена там указанная не всегда может соответствовать действительности. Поэтому, чаще всего, те кого интересует этот вопрос обращаются к возможностям интернета.

Стоимость металлургического шлака напрямую зависит от размера зерен. Среди компаний, которые занимаются переработкой шлака в ходу следующие цифры:

• шлак фракции 20-40 стоит порядка 1300 рублей за тонну.
• шлак фракции 40-70 стоит порядка 1000 рублей за тонну.

Оцените статью:
Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Разновидности шлакового продукта

Прежде чем классифицировать отходы металлургического производства, необходимо уточнить важную деталь. В металлургии образуется два типа побочных продуктов, это непосредственно шлаки и золошлаковые отходы. Последний вид вторичного ресурса представляет собой смесь шлака и золы, формирующуюся при сжигании угля и торфа.

О ценности этой разновидности отходов поговорим позже, рассмотрев вначале различные типы самого шлака. Классификация шлаковых отходы достаточно глубоко структурировано, хотя основных групп существует только две. Это шлаки черной и цветной металлургии.

Источник: xn—-7sbkhqzfhoq2in.xn--p1ai

Применение строительных отходов

Переработка отходов позволяет получить новый материал, освободить территорию.

Повторное использование отходов после демонтажа железобетонных конструкций и сооружений позволило не только уменьшить стоимость важных материалов, но и улучшить экологическую ситуацию. Несколькими годами ранее мусор отправляли на специальные полигоны, где он лежал мертвым грузом.

Разновидности строительного мусора

Демонтаж и строительство зданий сопровождается большим количеством отходов. Многие материалы используют повторно, однако перечень неперерабатываемых все еще большой. Строительный мусор состоит из:

• стекла, керамики;
• железобетонных конструкций;
• кусков доломита, известняка;
• кирпича, гравия, асфальтобетона;
• штукатурки, стяжек, плитки;
• стального и чугунного лома;
• силикатных блоков.

Переработка бетона позволяет не только сохранить природу, но и получить экономическую выгоду. Существенное сокращение затрат на приобретение необходимых стройматериалов, достигается за счет повторного использования. Правильный снос конструкций предполагает сохранение отходов строительства. Повышение эффективности затрат компаний достигается благодаря сортировке перерабатываемого мусора.

Процесс переработки материалов имеет несколько стадий. Транспортировка бетонного боя к месту утилизации не требуется. Малогабаритные мобильные устройства позволяют перерабатывать отходы на стройплощадке. Подготовительный этап изготовления вторичных смесей состоит из сортировки и подготовки к переработке. Дробление мусора до соответствующих размеров с последующим грохочением производится с целью отсортировать полученный продукт по фракциям.

Преимущества повторной переработки

Строительство новых сооружений на месте старых зданий, привело к росту объемов строительного мусора. Около 76% отходов можно использовать повторно. Многие строительные компании осознали выгодность переработки, поэтому организации, занимающиеся сносом зданий, перерабатывают бой бетона, кирпича. Достоинства мероприятий заключаются в следующем:

• освобождение рабочих площадок от мусора упрощает работу спецтехники;
• переработка отходов позволяет уменьшить себестоимость стройматериалов;
• положительно влияет на экологическую ситуацию.

Сохраненная непрерывность рабочих процессов, позволяет соблюдать график без причинения вреда качеству работ. Использование вторичного щебня вместо гранитного в качестве наполнителя бетонной смеси, способствует снижению стоимости бетона. Оптимизация затрат на покупку стройматериалов положительно сказывается на бюджете организации. Переработанные отходы сохраняют нетронутыми большие территории, которые могли бы использоваться для свалок.

Сфера применения вторичных материалов

Полученные вследствие переработки смеси, получили широкое применение. Вторичный щебень используют в качестве наполнителя, при строительстве дорожных полотен, посыпки обледенелых дорог, декоративному украшению парковых дорожек и подъездов к офисам. Отходы, содержащие битум, годятся для изготовления мастики, порошка, битумно-минеральной массы, что применяется в производстве кровельного материала, дорожных работах.

Строительный мусор — доступное сырье, пригодное к повторному использованию. Полученные материалы применяются в различных сферах. Арматура вторично используется в строительстве, асфальт годится для дорожных работ после обработки.

Источник: ex-beton.ru

Нужная вещь: подходы к использованию отходов добычи угля в строительстве

Аннотация. В статье рассматриваются предложения по вовлечению отходов добычи и обогащения угля в производство строительных материалов, и препятствующие этому факторы. Они затрагивают особенности функционирования угольной отрасли в России.

Ключевые слова: угольная промышленность, отходы, добыча и обогащение угля, вторичное сырье, производство строительных материалов, система обращения с отходами.

Введение

Угольная промышленность входит в число отраслей, оказывающих наибольшее негативное воздействие на окружающую среду. Актуальные в настоящее время технологии добычи и обогащения угля на различных стадиях предусматривают образование твердых отходов, которые выводят из пользования значительные площади земельных угодий, ухудшают состояние водных ресурсов. Кроме того, предприятия угольной промышленности несут значительные расходы, связанные с размещением отходов.
В 2017 году в угольной отрасли образовалось 3,598 млрд тонн отходов. Использовано на различные производственные цели 1,963 млрд тонн отходов, размещено во внешних породных отвалах 1,842 млрд тонн. Количество образованных отходов по сравнению с 2016 годом увеличилось на 8,2 %; удельный показатель образования отходов на тонну добычи угля вырос на 4,8 %. Объем использованных отходов увеличился на 273,1 млн тонн, или на 16,2 %, вместе с тем на 314,9 млн тонн (на 20,6 %) возросло количество отходов, размещенных во внешних породных отвалах [1].
К настоящему времени в отвалах и шламонакопителях на территории Российской Федерации в результате как добычи углей, так и их обогащения на фабриках, накоплено более 12 млрд тонн отходов [8]. Эти отходы представлены в основном вскрышными и вмещающими породами, а также продуктами обогащения минерального сырья.

Нередко промышленные отходы по своему составу и свойствам близки к природному сырью, а в ряде случаев обладают преимуществами

Утилизация таких отходов осуществляется, как правило, в местах добычи и обогащения минерального сырья. В основном они используются при закладке горных выработок или рекультивации земель. Однако отходы добычи и обогащения угля могут также использоваться и в качестве вторичного сырья в строительных работах, например, при устройстве оснований дорог, а также при производстве строительных материалов, таких как портландцемент, пористые заполнители, стеновые керамические материалы и др.
Тем не менее, доля их использования в качестве вторичного сырья в Российской Федерации в настоящее время не соответствует аналогичному показателю в развитых странах [9]. Повышение уровня использования промышленных отходов при производстве товаров и выполнении различного вида работ является важнейшей задачей государственного значения [3].
Причинами относительно малой доли отходов угольной промышленности в качестве вторичного сырья являются отсутствие рынка сбыта отходов, несовершенство нормативно-­правовой и технической базы в этой сфере и низкий уровень информированности общества в части возможностей повторного применения такого «мусора».
Нередко промышленные отходы по своему составу и свой­ствам близки к природному сырью, а в ряде случаев обладают преимуществами. Производство строительных материалов является материалоемкой отраслью. Поэтому применение таких отходов в этой отросли является одним из основных направлений снижения материалоемкости этого массового многотоннажного производства.
Появление на рынке новых технологий строительства с применением отходов промышленности в качестве вторичного сырья позволит уменьшить не только материалоемкость технологического процесса, но и снизить себестоимость строительных материалов, что ведет к сокращению затрат сооружения в целом.

Технологические и экономические факторы при выборе оптимального направления использования отходов добычи и обогащения угля

Наиболее важными свой­ствами отходов добычи и обогащения угля, которые определяют область их дальнейшего применения, являются химический состав и физико-­механические характеристики. Кроме того, влияние на область применения могут оказывать токсикологические, пожаро- и взрывоопасные характеристики.
Основные виды твердого топлива – каменные и бурые угли, добыча и обогащение которых сопровождается образованием побочных продуктов: шахтные и вскрышные породы, отходы углеобогащения (аргиллиты, алевриты, песчаники, известняки, граниты и др.). Кроме того, к отходам добычи относятся и остатки обжига пустых пород, сопутствующих месторождениям каменных углей. Это плотные породы, образовавшиеся на угольных месторождениях во время подземных пожаров (глиежи, земляные шлаки, порцелланит).
Одной из главных проблем при использовании отходов добычи и обогащения угля в качестве вторичного сырья является неоднородность и нестабильность их состава. Это обуславливает необходимость подготовки отходов перед их использованием.
Отходы добычи и обогащения угля как сырье для производства строительных материалов, могут использоваться в [4, 8]:
• в качестве компонента сырьевой шихты при получении цемента;
• при изготовлении керамических (керамические плитка и кирпич, дренажные трубы) материалов и силикатных (силикатный кирпич, стекло и др.) материалов;
• в качестве сырья при производстве пористых заполнителей (аглопорит, азерит, керамзит и др.);
• в качестве заполнителя бетона;
• в качестве замены земляного грунта при строительстве гидротехнических сооружений, фундаментов, автомобильных дорог и др.
• в качестве сырья при производстве пористого песка;
• в качестве сырья при производстве минеральной ваты;
Данные области применения отходов добычи и обогащения угля в строительных работах и при производстве материалов предусматривают возможность применения в шихте от 25 % до 100 % в зависимости от химического состава.

Апсацкий разрез, Забайкалье

Использование отходов в качестве вторичного сырья может быть экономически оправданным в том случае, если из них будут производить продукты такого же или более высокого качества. При этом, эти продукты будут востребованы в полном объеме на ограниченной территории вблизи места образования отходов. С точки зрения географии добычи и обогащения, разработка угля наиболее интенсивно ведется в Сибирском федеральном округе, где сосредоточена большая часть (более 80 %) запасов угля России. Здесь размещаются крупнейшие угольные бассейны – Кузнецкий (Кузбасс), Канско-­Ачинский, а также другие перспективные бассейны: Иркутский (Черемховский), Тунгусский, Улуг-­Хемский, Минусинский. Кроме того, добыча и обогащение угля осуществляется в Дальневосточном, и меньших объемах в Уральском, Северо-­Западном и Южном федеральных округах [7].
Учитывая, что производство 90 % строительных материалов сосредоточено в европейской части России, организация производства строительных материалов из отходов добычи и обогащения угля в Сибирском и Дальневосточном федеральных округах будет способствовать снижению себестоимости материалов и сокращению транспортных расходов.
Для решения проблем, препятствующих широкому применению таких отходов в производстве строительных материалов, необходима разработка системы критериев с учетом применения отходов. В настоящее время за рубежом, для решения проблем вовлечения отходов в производство строительных материалов, широко применяются различные экономические модели, внедряемые компаниями угольной промышленности на локальном уровне и органами власти на федеральном и региональном уровнях. Использование таких моделей и их эффективное функционирование осуществляется на основе взаимной заинтересованности бизнес-­сообщества и органов власти. Для этого необходима разработка и постоянное совершенствование нормативно-­правовой базы, учитывающей интересы обеих сторон.
При выборе оптимальных областей использования отходов добычи и обогащения угля в качестве сырья необходимо учитывать следующие показатели:
• степень возможного использования отходов;
• качественные показатели продукции, произведенной с использованием отходов;
• однородность и стабильность состава отходов;
• возможность осуществления их переработки;
• экономия природного сырья и материальных ресурсов;
• экономия топливно-­энергетических ресурсов;
• конкурентоспособность и востребованность продукции, произведенной с применением отходов на рынке;
• наличие транспортных коммуникаций в локации образования отходов;
• наличие постоянных потенциальных потребителей отходов.
Таким образом, организация массового вовлечения отходов добычи и обогащения угля является многофакторным процессом, сочетающим в себе организацию взаимодействия различных отраслей промышленности и создание необходимой нормативно-­правовой базы.

Пост, Назаровский разрез, Красноярский край

Состояние нормативно-­правовой и нормативно-­технической базы

В настоящее время в мировой практике существуют несколько технологий использования отходов угольной промышленности. Однако применение таких технологий на отечественных предприятиях, производящих строительные материалы, в настоящее время затруднено по ряду технологических или экономических причин. Одним из препятствий для масштабного вовлечения таких отходов в производство строительных материалов является несовершенство нормативно-­правовой и нормативно-­технической базы.
ГОСТ Р 57011–2016 «Отходы добычи и обогащения углей» устанавливает классификацию отходов добычи и обогащения углей с целью определения направлений их дальнейшего использования. Классификация отходов осуществляется по происхождению, основным физическим и химическим характеристикам, литолого-­минералогическому составу, стадиям метаморфизма, по основным полезным и потенциально опасным элементам.
Однако, данный ГОСТ в полной мере не решает проблему масштабного вовлечения отходов добычи и обогащения углей в производство строительных материалов. Информационно-­технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Добыча и обогащение угля» [7] не предусматривает описания технологий вовлечения отходов добычи и обогащения угля в качестве сырья.

Он ограничивается лишь общим перечнем направлений. Вместе с тем, описание таких технологий существует и содержится в различных отраслевых документах. Так, например, в СНиП 2.05.02–85 и СНиП 3.06.03–85 изложены правила, регламентирующие использование отходов добычи и обогащения угля в земляном полотне автомобильных дорог. Тем не менее, прямая связь между приведенными выше документами отсутствует, что во многом затрудняет организацию масштабного вовлечения отходов добычи и обогащения угля в качестве ВС при производстве строительных материалов.

Пост, Назаровский разрез, Красноярский край

Для определения направления использования отходов добычи и обогащения угля в качестве сырья необходимо наличие нормативно-­технического документа, содержащего рекомендации на основе существующих практик по методам и направлениям утилизации отходов добычи и обогащения угля, позволяющих осуществить квалифицированный выбор необходимых технологий для вовлечения в производство данных отходов.
Другим препятствием для широкого применения таких отходов является нечеткое правовое разграничение понятий «продукция» и «отход», и механизмов отнесения материала к товарам или отходам [2].
Анализ законодательного регулирования в сфере повторного использования отходов в производстве в качестве сырья [2, 12, 13] показывает наличие пробелов и противоречий, которые препятствуют развитию рынка отходов. Вместе с тем, в ряде стран на законодательном уровне установлена необходимость использования таких отходов при проведении строительных работ и при производстве строительных материалов.
Следовательно, отсутствуют ­какие-либо инструменты для системного применения отходов добычи и обогащения угля в производстве строительных материалов.

Выводы

Осуществление масштабного вовлечения отходов добычи и обогащения угля в производство строительных материалов требует решения ряда организационных и технических проблем, разработки и реализации комплекса мероприятий. Большое значение при этом имеет экономическое стимулирование со стороны государства (финансирование, материальное стимулирование и др.). Кроме того, требует совершенствования нормативно-­техническая база, в том числе развитие стандартизации отходов производства в целом. Необходимо также картирование и региональная каталогизация отходов добычи и обогащения угля с указанием их необходимых характеристик с одновременной организацией регионального статистического учета уже имеющихся и вновь образующихся объемов отходов добычи и обогащения угля. Необходима также разработка, популяризация и внедрение современных технологий производства высококачественных строительных материалов.
Решению перечисленных выше задач во многом будет способствовать создание государственной системы обращения с отходами, используемыми в строительстве и при производстве строительных материалов.
Создание такой системы будет способствовать решению задач в части развития промышленности по обработке, утилизации и обезвреживанию отходов, усовершенствования промышленности строительных материалов, внедрения инновационных методов в строительной отрасли в целом [11].
Создание такой системы должно включать в себя формирование информационного ресурса, дающего максимально полные данные о количестве уже имеющихся и вновь образующихся отходов. Эта система должна предоставлять данные о характеристиках отходов, описание технологий необходимых для подготовки отходов перед их использованием в качестве вторичного сырья, о возможных направлениях использования отходов в строительстве и при производстве строительных материалов.
Создание данного информационного ресурса будет способствовать: повышению уровня информированности общества и предприятий; принятию наиболее эффективных управленческих решений на различных уровнях; созданию рабочих альянсов для усиления их коллективной конкурентоспособности в сфере производства строительных материалов, несмотря на принадлежность к разным отраслям; организованному объединению и кооперации предприятий и других участников рынка.

Источник: energypolicy.ru