Перспективы применения современных технологий при переработке строительных отходов
Технологии переработки лома бетонного, железобетонного и цветных металлов - побочных продуктов строительства. Комплексная гидрометаллургическая схема переработки кабельного лома. Вторичное использование строительных отходов с применением 3D-печати.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.05.2021 |
| Размер файла | 644,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Перспективы применения современных технологий при переработке строительных отходов
А.Н. Задиранов, М.Ю. Малькова, И.П. Дхар; Российский университет дружбы народов; Т.Н. Нурмагомедов, Академия гражданской защиты МЧС России
В статье представлены инновационные технологии переработки бетонного, железобетонного лома и лома цветных металлов -- побочных продуктов строительной индустрии.
Одно из направлений переработки строительных отходов представляет переработка электрических кабелей в целях извлечения олова, свинца, меди и алюминия. Цветные металлы, содержащиеся в отходах этого типа, составляют значительный объем и могут быть использованы в качестве вторичного сырья для производства цветных металлов и сплавов.
В статье представлена разработанная авторами комплексная гидрометаллургическая схема переработки кабельного лома. В отличие от традиционного пирометаллургического метода переработки, схема обеспечивает значительно более полное извлечение ценных металлов и их высокую чистоту (в частности, свинец с чистотой до 99,99%).
Другим перспективным направлением переработки строительных отходов является предлагаемая авторами технология использования их в качестве расходного материала при строительстве зданий, сооружений или конструкций с применением 3Б-печати.
Разработка и внедрение предложенных авторами технологий переработки строительных отходов позволит решить ряд важных задач:
— сокращение экономических затрат на утилизацию строительных отходов;
— создание новых материалов со специфическими характеристиками;
— сокращение сроков переработки строительных отходов;
— снижение вредного воздействия строительных отходов на окружающую среду.
Ключевые слова: строительные отходы, кабельный лом, свинец, медь, скрап, уксусная кислота, перекись водорода, 3Б-печать
Prospects of modern technologies applicationin the construction waste processing
A.N. Zadiranov, M.Y. Маlkovа, P. Dkhar, Peoples' Friendship University of Russia (RUDN University); T.N. Nurmagomedov, Federal State Educational Institute of Higher Professional Education Civil Defence Academy(CDA) EMERCOM of Russia
The article presents the innovation of technology of recycling concrete, reinforced concrete and non-ferrous metal scrap, which are by-products of the construction industry. One of the areas of construction waste recycling may be the recycling of electrical cables for the purpose of extracting lead, copper and aluminum. Non-ferrous metals containing electric cables, wires, contacts, etc., are a small volume, but they weigh quite a significant portion of construction waste and can serve as an effective raw material for the production of secondary metals.
In the article the authors developed an integrated hydrometallurgical scheme of processing cable scrap, differing from the standard pyrometallurgical methods of high degree of extraction of precious metals in marketable products; possibly containing a purity of 99.99% lead; minimum quality required of copper or aluminum contained in the cable scrap.
Another promising direction of recycling of construction waste is proposed the technology of using them as consumable material in the construction of buildings, facilities or structures using 3D printing.
Development and implementation of the proposed technologies for processing of construction waste will help solve several important tasks:
— reduction of economic costs for disposal of construction waste;
— development of new materials with specific characteristics;
— reducing the time of processing construction waste;
— reducing the harmful effects of construction waste on the environment.
Key words: construction waste, cable scrap, lead, copper, scrap, acetic acid, hydrogen peroxide, 3D printing
Известно [1--4], что одной из издержек развития цивилизации является образование и накопление технологических отходов, требующих либо утилизации, либо переработки с целью извлечения ценных компонентов.
Особое место в списке технологических отходов занимают строительные отходы. Источники их образования различны. К наиболее представительным относятся:
— продукты жизнедеятельности мирного времени -- ремонт, реконструкция, возведение или снос зданий и сооружений;
— последствия природных катаклизмов -- землетрясений, наводнений и др.;
— военные действия;
— отходы, формирующиеся при изготовлении строительных материалов.
Согласно Федеральному классификационному каталогу отходов, выделен 21 вид строительных отходов. Прежде всего, это -- бой кирпича и керамический плитки, отходы бетона, железобетона, керамзитобетона, древесины, лом черных и цветных металлов, металлическая тара и др. (табл. 1).
Таблица 1. Основные источники образования строительных отходов
|
Материал |
Источник |
|
|
Древесина |
Изделия из древесины, ДСП, фанеры, ламинат и др. |
|
|
Отделочный |
Гипс, штукатурка, стеновые панели |
|
|
Металлы |
Трубы, провода, арматура, листы металлические |
|
|
Пластмасса |
Двери, окна, трубы, половое покрытие |
|
|
Кровельный |
Гидроизоляция, шифер |
|
|
Стеновой |
Бетон, шлакобетон, керамзитобетон, гипс, камни, кирпич |
|
|
Стекло |
Окна, зеркала, светильники, витрины |
Объемы строительных отходов распределяются по-разному (рис. 1), например, доля железобетона в различных зданиях и сооружениях может колебаться от 5 до 93% [3].
Рис. 1. Доли объемов различных строительных отходов: 1 -- каменная кладка; 2 -- бетон и железобетон; 3 -- древесина; 4 -- черные и цветные металлы; 5 -- прочие отходы
Как правило, основная масса строительных отходов подлежит захоронению на специальных полигонах, лишь незначительная их часть направляется на переработку.
Захоронение отходов связано с высокими капитальными затратами (от 300 руб./ м3 отходов в зависимости от региона) и экологической опасностью. Многие строительные отходы содержат вредные вещества (канцерогены), оказывая негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека (табл. 2). При этом строительные отходы (особенно отходы цветных металлов) представляют достаточно дорогой экономический продукт, характеризующийся высокой стоимостью (табл. 3).
Таблица 2 Вредные для окружающей среды компоненты строительных отходов [1]
|
Вещество |
Источник |
Негативное влияние |
|
|
Полиуретан |
Связующий компонент |
Является канцерогеном |
|
|
Парафин |
Половое покрытие, кабели, краски |
Является канцерогеном |
|
|
Свинец |
Электрические кабели, стальные листы, водопроводные трубы |
Вызывает психические расстройства |
|
|
Ртуть |
Осветительные приборы, выключатели, термостаты и др. |
Вызывает аллергию, нарушение функций нервной и репродуктивной системы |
|
|
Кадмий |
Стабилизатор в пластмассах и пигментах |
Оказывает негативное влияние на печень, почки, кровеносную систему |
|
|
Сера |
Вяжущие вещества, добавки к бетонам и мастикам |
Вызывает заболевания органов дыхательной и нервной систем, слизистых оболочек |
Таблица 3. Мировые цены на сталь и цветные металлы в 2015 году (по данным Лондонской биржи металлов LME)
|
Металл |
Официальная цена, долл. США/т |
|
|
Алюминий |
1783,50 |
|
|
Медь |
5855,00 |
|
|
Никель |
13600,00 |
|
|
Олово |
17750,00 |
|
|
Кобальт |
28000,00 |
|
|
Молибден |
17300,00 |
|
|
Цинк |
2024,00 |
|
|
Сталь |
305,00 |
В связи с этим проблема разработки эффективной технологии сбора, переработки и вторичного использования строительных отходов весьма актуальна. Разработка и внедрение такой технологии позволяет решать ряд важных задач.
1. Совершенствование действующих методов и создание новых технологий сбора и переработки строительных отходов.
2. Создание новых материалов со специфическими характеристиками.
3. Снижение потерь металлов и сплавов.
4. Снижение вредного воздействия строительных отходов на окружающую среду.
Однако выбор технологии переработки бетонного, железобетонного лома и лома цветных металлов зависит от ряда факторов: наличия свободных площадей размещения оборудования и складирования материалов, возможностей свободного проезда к месту переработки отходов, ограничения на габаритные размеры оборудования, заселенности территории и др.
В настоящее время наиболее широко используется схема переработки строительных отходов, включающая первичную (на территории объекта) и вторичную переработку отходов. Она включают в себя [3]:
1) установку технологического оборудования на месте разборки (сноса) зданий и сооружений с получением заполнителя и последующей его транспортировкой на железобетонный завод или объект;
2) первичную классификацию, разделку и складирование черного и цветного лома на территории объекта;
3) транспортировку полученных полупродуктов первичной переработки сырья на профильные предприятия с получением готового изделия (электрический кабель, металлургический сплав, щебень, строительные композиции и растворы).
Рис. 2. Технологическая схема переработки строительных отходов
При этом технологическая схема переработки предусматривает процессы предварительной подготовки, удаления примесей, дробления, фракционирования, и др. на месте (рис. 2).
На рисунке 3 представлена разработанная авторами инновационная комплексная гидрометаллургическая схема переработки кабельного лома. Согласно предложенной схеме, сначала кабельный лом подвергают сортировке и механической обработке. Полученный в результате обработки лом отправляют либо на гидрометаллургическую переработку, либо на переплав в случае отсутствия примесей, в частности примеси свинца.
Рис. 3. Гидрометаллургическая схема переработки кабельного лома
Направленный на гидрометаллургическую переработку лом загружают в перфорированные титановые корзины, которые затем опускают в ванну с раствором уксусной кислоты и перекиси водорода с температурой порядка 60 °С. Находясь в ванне, лом вступает в химическое взаимодействие с данным раствором. В результате свинец, покрывающий поверхность кабельного лома, полностью переходит в раствор
Рис. 4. Схема вторичного использования строительных отходов с применением 3D-печати
По завершении процесса гидрометаллургической обработки освобожденный от свинца медный лом извлекают из корзины, промывают, сушат. Прошедший сушку лом направляют в качестве шихты на переплав с получением чушковой меди. Его также используют в качестве растворимых анодов при электрохимическом способе получения катодной меди. Раствор с накопившимся свинцом обрабатывают электролизом в ванне с нерастворимым анодом. Свинец из раствора осаждают на катоде в виде металлического катодного осадка. Полученные в результате переработки кабельного лома материалы (катодные медь и свинец, а также чушковая медь) представляют собой готовые товарные продукты.
Другим перспективным направлением переработки строительных отходов служит использование их в качестве расходного материала при строительстве зданий, сооружений или конструкций с применением 3D-печати. Этот метод завоевывает все большую популярность в строительстве и в недалеком будущем технология трехмерной печати станет неотъемлемой частью строительного дела. Обычно при использовании 3D-печати в строительстве в качестве расходного материала применяются специальные виды бетона. Применение бетонного лома позволит существенно сократить расходы и время на создание материала для нового строительства.
Авторами предлагается следующий принцип объединения технологий 3D-печати и переработки и вторичного использования строительных отходов (рис. 4).
кабельный лом строительный отходы
Выводы
Предложены новые технологии переработки строительных отходов, которые позволят извлечь экономическую выгоду из рационального использования строительных отходов и повысить экологическую безопасность технологических схем переработки вторичного сырья.
Список литературы
1. ГОСТ 24641-81. Оболочки кабельные свинцовые и алюминиевые (дата актуализации: 01.12.2013 г.).
2. Любарская М.А. Организация обращения со строительными отходами в городах: учеб. пособие. СПб.: СПбГИЭУ, 2011. 168 с.
3. Олейник С.П. Единая система переработки строительных материалов. М.: СвР-АРГУС, 2006. 336 с.
4. Большой энциклопедический словарь.
5. Материалы сайта Лондонской биржи металлов LME.
6. МорачевскийА.Г. Физико-химия рециклинга свинца. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. 270 с. (Химия в политехническом университете)
7. Бредихин В.Н., Маняк Н.А., Кафтаненко А.Я. Свинец вторичный: монография. Донецк: ДонТПУ. 2005. 248 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика бетонов на основе естественных компонентов и техногенных отходов. Технологии изготовления строительных материалов на основе золошлаковых отходов и пластифицирующих добавок. Разработка рецептуры тяжелых бетонов с использованием отходов.
дипломная работа [831,1 K], добавлен 08.04.2013Экология бетона. Характеристика ячеистого бетона (газобетона): теплоизоляция, огнестойкость, звукоизоляция, экология, обрабатываемость и экономичность. Проблема утилизации строительных отходов и переработка за рубежом. Вторичное использование бетона.
реферат [1,7 M], добавлен 23.10.2008Особенности требований к источникам сырья относительно его количества, технологичности, пригодности для производства строительных материалов. Порядок использования шлаков как основного заполнителя и различных примесей при изготовлении бетонных смесей.
реферат [15,2 K], добавлен 21.02.2011Описание современных архитектурно-строительных систем и материалов, разработанных в Республике Беларусь. Анализ теплоизоляционных материалов. Обзор мягких, мастичных кровель, полимерных мембран. Перспективные разработки в области строительных материалов.
реферат [23,3 K], добавлен 27.03.2012Разработка строительных композиционных материалов и изделий на основе глинистого сырья с улучшенным комплексом эксплуатационных свойств для условий Крайнего Севера. Методы определения физико-механических характеристик образцов на основе отходов.
презентация [576,4 K], добавлен 14.01.2014Организация использования транспортных средств. Выбор рациональных маршрутов перевозок строительных грузов и комплектование звеньев на строительстве. Поточные методы производства комплексно–механизированных строительных и дорожно-строительных работ.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 01.03.2013Анализ современных технологий строительства. Особенности метода Royal Building System - строительных конструкций, предназначенных для заливки бетоном. Принцип сооружения монолитного здания. Каркасные дома (канадская технология возведения деревянных домов)
реферат [38,9 K], добавлен 14.01.2010Характеристика промышленных строительных материалов. Гранулированные доменные шлаки в производстве шлакопортланд-цемента. Шлакопортландцемент как универсальный материал, его строительно-технические свойства. Физико-механические свойства шлакового щебня.
контрольная работа [57,4 K], добавлен 11.12.2010Основные процессы в технологии строительных материалов. Понятие и разновидности сырья, особенности его применения в технологии изготовления различной продукции. Типичные переделы, предопределяющие процессы структурообразования у материалов и изделий.
реферат [717,4 K], добавлен 09.12.2010Анализ возможности применения расчетной методики по определению фактических пределов огнестойкости металлических строительных конструкций на примере здания административно-торгового комплекса "Автоцентр Lexus". Экспертиза строительных конструкций.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 14.02.2014Пути повышения качества производства работ и снижения брака при выпуске строительных материалов и изделий. Анализ возможности роботизации технологии производства. Особенности роботизации в сфере индивидуального малоэтажного жилищного строительства.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 08.12.2022Добавление дисперсных минеральных добавок в бетонные смеси для обеспечения экономии цемента и повышения сульфатостойкости, жаростойкости, водостойкости и сопротивляемости щёлочной коррозии. Доменные шлаки, зола-унос, топливные гранулированные шлаки.
курсовая работа [274,2 K], добавлен 18.12.2010Выбор методов организации дорожно-строительных работ. Общие сведения о поточном методе организации дорожно-строительных работ. Построение графиков организации дорожно-строительных работ поточным методом. Основные параметры дорожно-строительных потоков.
реферат [2,6 M], добавлен 13.04.2008Условия строительства завода, календарный план на подготовительный период. Строительный генеральный план. Организационно-технологические схемы возведения зданий и сооружений. Ведомость объемов строительных, монтажных и специальных строительных работ.
курсовая работа [66,5 K], добавлен 02.12.2011Обоснование выбора строительных конструкций, архитектурно-планировочное решение гостиницы. Выбор строительных и отделочных материалов соответствующих действующим нормативным документам. Расчеты производства работ и технологических карт строительства.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 10.09.2011Состав, строение, свойства строительных металлов. Поведение металлических строительных конструкций при пожаре. Методы огнезащиты металлических конструкций. Применение низколегированных сталей. Расчет предела огнестойкости железобетонной панели перекрытия.
курсовая работа [94,9 K], добавлен 30.10.2014Потребность в строительных материалах, конструкциях, деталях, изделиях и полуфабрикатах. Производство строительно-монтажных работ. Организационно-техническая подготовка к строительству. Мероприятия по производству строительных работ в зимний период.
дипломная работа [137,0 K], добавлен 09.07.2009Краткая история развития и совершенствования строительных технологий. Строительство с помощью наукоёмких технологий национальной библиотеки Белоруссии. Роль современных технологий в строительстве из дерева коттеджей и коттеджных поселков.
реферат [49,6 K], добавлен 31.03.2011Оконные блоки с использованием современных материалов и технологий. Назначение и антисептирование. Технологии установки. Требование к установке. Материалы, инструменты, механизмы. Первая помощь при поражении электрическим током. Утилизация отходов.
дипломная работа [32,4 K], добавлен 03.10.2008Строительный раствор - искусственный каменный материал. Классификация строительных растворов. Свойства строительных растворов. Виды и применение строительных растворов. Подбор, приготовление и транспортирование растворов.
контрольная работа [13,8 K], добавлен 24.01.2007
