Основные направления использования твердых бытовых отходов в производстве строительных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные направления использования твердых бытовых отходов в производстве строительных материалов

Вострикова А.Ю.

Шевцова Т.И.

На сегодняшний день проблема экологии и загрязнения окружающей среды имеет глобальный масштаб. Резкий рост потребления в последние десятилетия во всем мире привел к значительному увеличению объемов образования различного рода отходов. Объем твердых бытовых отходов в различных странах колеблется от 3 до 10% в год. В России ежегодно образуется около 7 млрд. тонн твердых бытовых отходов. При этом каждый год используется повторно или подвергается переработке только 28,6 % отходов, остальные продолжают накапливаться [5].

Твердые бытовые отходы (ТБО) - достаточно своеобразный вид отходов, отличающийся содержанием компонентов сложного химического состава, в среднем содержат до 40% макулатуры, 3--5% черных металлов, 25--40% пищевых отходов, 1--2% пластмасс, 4--6% текстиль, 8-10 % стекла.

Опыт зарубежных стран показывает, что ряд составляющих ТБО с успехом могут быть использованы повторно. К сожалению, этого не происходит в России ввиду различных недоработок технологий, существующих на данный момент. Это приводит к дополнительной добыче полезных ископаемых, даже в тех случаях, когда такое сырье может быть заменено на определенные составляющие ТБО.

Одним из ценных компонентов ТБО, на наш взгляд, является стеклобой. Накопление отходов стекла происходит в виде разбитой посуды, бутылок, оконного стекла, а так же других видов строительного стекла. Так же как и отходы полимеров, стекольный бой образуется как при потреблении, так и в производстве стекла и изделий из него.

Каждый год вместе с ростом стеклобоя растет и площадь земель, которая отводится под полигоны мусора. Под действием осадков атмосферы происходит вымывание компонентов из стеклобоя, что несомненно приводит к загрязнению грунтовых вод. Пыль от стеклобоя попадает в воздух, негативно воздействуя на жителей близлежащих с полигонами ТБО населенных пунктов.

Следует отметить, что технология переработки ТБО совершенствуется, но до сих пор стеклобой остается достаточно трудно утилизируемым компонентом. Несмотря на невысокий класс опасности стеклобоя, его количество, складируемое в отвалы, вследствие сложности утилизации продолжает расти, загрязняя окружающею среду. Кроме того, производство стекла как материала, требует существенных материальных и энергетических затрат, поэтому представляется нецелесообразным производство стекла, и сопутствующая нагрузка на окружающую среду, в тех случаях, когда имеется возможность использовать стеклобой [3].

И такой опыт использования стеклобоя существует, это производство строительных материалов. После сортировки, дробления, помола и рассеивания на фракции стекло можно считать полностью подготовленным для получения строительных материалов и направления их использования самые различные: в качестве вяжущих материалов; в пено- и газобетонах как замена части портландцемента; в производстве бетонов как вяжущее и заполнитель; в композиционных материалах в роли матрицы и наполнителя: "стеклоцемент", "стеклосмола", "гласасфальт"; в лакокрасочных, отделочных материалах; в производстве керамики, теплоизоляционных, силикатных материалах. Таким образом диапазон использования стеклобоя в композиционных материалах очень широк [2].

Строительные материалы на основе стеклобоя соответствуют требованиям ГОСТов. Кроме того, по своим свойствам они не только не уступают аналогичным материалам на основе вяжущих, но и по большинству важных показателей, таких как теплопроводность, звукоизоляция, кислотостойкость имеют явное превосходство.

В данной статье в качестве производства теплоизоляционного материала из утилизируемого стеклобоя нами будет рассмотрено пеностекло.

Пеностекло представляет собой вспененную стекломассу. Для его производства используется способность стекол размягчаться и пениться при достаточно высоких температурах, составляющих около 1000°С. При охлаждении вспененной массы стекла до 20-22°С, возрастает ее вязкость, механическая прочность. бытовой стекло переработка

Разработки пеностекла возникли в 1930 году и принадлежат советскому академику И.И. Китайгородскому. В ходе исследований открылись важнейшие свойства пеностекла - теплоизоляция и звукоизоляция. Первый опыт использования материала был применен в Канаде, в 1946 году, и оказался настолько успешным, что пеностекло сразу же признали отличным изоляционным материалом для построек всех видов.

На сегодняшний момент наиболее распространенной считается "порошковая" технология производства пеностекла. Ее суть состоит в том, что мелкоизмельченное стекло смешивают с углеродом, в итоге получают однородную механическую смесь, которая впоследствии поступает в печь. Смесь нагревают до 800--900°С, частицы стекла размягчаются, углерод окисляется с выделением CO2 и CO. Эти вещества впоследствии вспенивают стекломассу. Реакция газообразования и пенообразования является достаточно сложной и не ограничивается окислением углерода. Особо важную роль играют процессы окисления и восстановления взаимодействия углерода с веществами вязкого стекла. С этой целью с успехом применяют компоненты стеклобоя [1,4].

Производят пеностекло в форме блоков, гранул, плит, щебня. Плотность пеностекла - 110--200 кг/м. куб. Влажность пеностекла - 0,2-0,5 %, при ф=97%. Теплопроводность пеностекла - 0,04-0,08 Вт/(м·К) (при +10°С). Паропроницаемость пеностекла - 0-0,005 мг/(м.ч. Па). Предел прочности на сжатие - 0,7-4 МПа. Предел прочности на изгиб - 0,4-0,6 МПа. Температура начала деформации пеностекла - 450°С. Водопоглощение пеностекла 0-5 % от объёма. Шумопоглощение: до 56 Дб. Эффективный диапазон температур: от ?260°С до +500°С. Реальный диапазон применения без потери свойств и разрушения пеностекла от ?260°С до +230°С

Производство пеностекла-технически сложная задача. Отжиг блоков из пеностекла в среднем занимает 10-15 часов, при этом толщина производимых блоков ограничена. Это происходит потому, что допустимая скорость охлаждения блоков обратно пропорциональна квадрату толщины. При производстве пеностекла происходят сложные физико-химические процессы при вспенивании, достаточно строгие требования к фиксации и охлаждению уже готовой пены так же усложняют процесс производства. Например, фиксация пены усложняется тем, что стекло твердеет медленно, при этом экзотермические реакции в расплаве стекла, кристаллизация массы, неоднородность температуры выступают процессами, которые мешают нормальному затвердеванию стеклянной массы.

Экологические, технологические и экономические показатели в целом подтверждают целесообразность использования стеклобоя в качестве производства такого теплоизоляционного материала как пеностекло.

Список литературы

1. Заявка ФРГ №320 7447. МКИ С 038 1/00. Способ и устройство для идентификации и разделения стекольного боя по оптическим свойствам.

2. Левитин Л.Я. Повышение эффективности работы стекольных заводов при использовании стеклобоя в производстве флоат-стекла / Левитин Л.Я., Литвин В.И., Токарев В.Д., Ячевский А.В.// Стекло и керамика. - 2012 . - № 5. - С.4-7.

3. Обоснование выбора оптимального способа обезвреживания твердых бытовых отходов жилого фонда в городах России / Федеральная служба по надзору в сфере природопользования. - Москва. - 2012. - 39 с.

4. Онищук В.И. Механизм формирования микроструктуры и твердения стекловидного искусственного вяжущего вещества // В.И. Онищук, М.В. Месяц, В.А. Дороганов, Е.И. Евтушенко, А.И. Шутов // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 1. - Ч.2. - С 413-418.

5.Студенческий научный форум -2018 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ СТЕКЛА [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://scienceforum.ru/2013/article/2013007432 - (дата обращения 10.12.2018).

Размещено на Allbest.ru