Асбестоцементные отходы как основа для производства строительных материалов

Согласно теоретическим исследованиям, проведенным в области шламовых и зольных отходов, отходов горнодобычи и переработки, отходов древесины и т.д., специалисты сделали вывод, что из отдельных видов асбестоцементных отходов и шламов или в сочетании с минеральным сырьем можно производить различные строительные материалы. Специальные компоненты, находящиеся в их составе, делают данное производство вполне реальным и рациональным проектом, поскольку проблема нехватки природных сырьевых ресурсов и постоянное их удорожание становится все более актуальной.
На практике часто не используют исходные преимущества отхода: дисперсность, агрегатное состояние, наличие химически активных фаз (способность к химическому взаимодействию, гидратации, твердению) и поверхностно-активных веществ. Зачастую основным критерием выбора отходов служит их химический состав, а при таком подходе сырье теряет свои уникальные свойства. Согласно проводимым исследованиям, у волокон асбеста с продуктами гидратации клинкерных минералов и последующей их карбонизации изменяются седиментационные характеристики. Такие волокна не смогут попасть в органы дыхания – следовательно, снимаются вопросы по экологической вредности асбеста.
Твердые отходы асбестоцементного производства могут стать высококачественным сырьем для изготовления строительных материалов и изделий, так как обладают высокой потенциальной гидравлической активностью, что может проявиться при правильно подобранной термической обработке. В этом случае гидратные новообразования и асбест будут подвергаться деструктурированию, а в системе накапливаются безводные продукты, обладающие гидравлической активностью. Отходы асбестоцементного производства в виде асбестита (выброс из отстойников) представляют собой водную суспензию распушенных волокон асбеста, покрытых продуктами гидратации клинкерных минералов и неразложившихся цементных зерен. Таким образом, многие вопросы утилизации асбестоцементных отходов и сохранения природных ресурсов были бы решены, если найти способ их переработки на материал, безопасный для здоровья людей и окружающей среды, с достаточно низкой стоимостью, гарантирующей экономическую эффективность его дальнейшего использования.
Систематизируя многочисленные данные о технологиях выпуска различных строительных материалов и изделий на основе асбестоцементных отходов, можно сделать вывод, что в зависимости от их вида, применяемого вяжущего и способов изготовления, можно получить материалы и изделия с различными свойствам. Например, из мелких фракций асбеста и гидратированного цемента – теплоизоляционные скорлупы для изоляции трубопроводов диаметром 1-4 дюйма и другие термоизоляционные изделия. Более изучены технологии переработки асбестоцементных отходов в производстве газобетонов и изделий автоклавного твердения. Результаты показывают возможность повышения прочности автоклавных материалов на песчанистых портландцементах путем введения в состав бетонной смеси тонкомолотого затвердевшего асбестоцемента в количестве 6-8% массы цемента. Также можно использовать асбестоцементные отходы для изготовления безобжигового заполнителя пористой структуры.
В настоящее время в асбестоцементном производстве ПРУП «Кричевцементношифер» в год образуется 104,2 т асбестита и 56,8 т твердых отходов, которые используются для посыпки дорог. Данный метод их применения не слишком рационален, особенно если учитывать, что указанные отходы – ценное сырье, о чем свидетельствует их химический состав.
Наличие асбеста обеспечивает повышенную прочность материала на растяжение. Наиболее высокой активности отходов можно достичь в результате обжига при температуре не менее 700°С и помола. Однако это процесс энергоемкий, для его осуществления требуется специальное оборудование. При выборе наиболее оптимального решения по переработке асбестоцементных отходов следует ориентироваться как на технологические возможности предприятия, так и на местное сырье и потребности региона в определенных материалах и изделиях.
Наименее затратной при имеющемся технологическом оборудовании является организация производства сухих строительных смесей на основе асбестоцементных отходах – интенсивно развивающейся сегодня отрасли строительной индустрии. Введение активных минеральных добавок местного происхождения (как природных, так и искусственных) в состав сухих строительных смесей – вполне осуществимая задача. Большинство заполнителей искусственного происхождения, обладая химической активностью, в той или иной мере дополняют либо повышают активность самого вяжущего. Данное предложение отнюдь не противоречит существующей в Республике Беларусь нормативно-правовой базе, определяющей требования к сухим строительным смесям: СТБ 1307-2002 «Смеси растворные и растворы строительные. Технические условия», СТБ 1263-2001 «Композиции защитно-отделочные строительные. Технические условия», СТБ 1496-2004 «Композиции полимерминеральные для устройства пола. Технические условия». Полученный затвердевший раствор должен обладать прочностью при сжатии, водопоглощением, морозостойкостью, прочностью сцепления с основанием.
В германском научно-исследовательском институте проведены исследования по созданию технологии переработки асбестоцементных материалов. Асбестоцементный материал подвергался тепловой обработке, затем измельченный продукт обжига вводился в качестве добавки к цементу CEM I 32,5R в количестве 5-15%. Установлено, что 5%-ные добавки положительно влияют на свойства цемента, обеспечивая прирост прочности на 20% в 2-суточном возрасте, на 13 – в 28-суточном и на 11% – в 90-суточном.
Другой важный аспект проблемы утилизации асбестосодержащих отходов – повышение их экологической безопасности за счет снижения содержания водорастворимого шестивалентного хрома. В производстве асбестоцементных строительных материалов происходит насыщение сильно щелочных технологических и сточных вод соединениями шестивалентного хрома. Их содержание в водах достигает 5-20 мг/л при предельно допустимой концентрации 0,1 мг/л, что значительно превышает установленные нормы. В странах ЕС требования к содержанию водорастворимого Cr (VI) для цементов и материалов на их основе – не более 0,0002% (2 ppm). Таким образом, можно использовать асбестоцементные отходы в различных составах штукатурных смесей для наружной отделки, в рецептуру которых на стадии производства дополнительно были введены добавки-дехроматизаторы: щелок и сульфит натрия.
Сухие асбестоцементные отходы обладают более высокой потенциальной гидравлической активностью по сравнению с влажными. При этом на более поздних сроках твердения гидратные новообразования и асбест в большей степени подвергаются деструктурированию именно в составах с сухими отходами, и в этих системах накапливаются безводные продукты, обладающие гидравлической активностью. В результате прочность составов с сухими асбестоцементными отходами в возрасте 28 суток в 2 раза выше, чем у составов на основе влажных асбестоцементных отходов. Другими словами, оптимальное количество добавки асбестоцементных отходов способствует росту прочности как в ранние сроки твердения, так и в возрасте 28 суток.
Введение добавок, уменьшающих содержание водорастворимых хроматов, приводит к незначительному снижению марочности получаемой композиции, однако обеспечивает выполнение требования нормативных документов по содержанию Cr6+. Следует отметить, что все исследованные составы в проектном возрасте имели прочность, соответствующую требованиям ТНПА. Результаты показывают, что наиболее перспективными для дальнейших исследований являются составы на основе сухих асбестоцементных отходов, набирающие в проектном возрасте прочность, которая превышает регламентируемую.

Подготовила Анастасия ВЛАДИ