Особенности производства керамического кирпича с добавкой золы от сжигания осадков сточных вод
Дуденкова Г. Левит И. Особенности производства керамического кирпича с добавкой золы от сжигания осадков сточных вод // Строительные материалы. 2003 . №2. C. 20-21
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
Количество
сырца, % |
Наличие трещин, % |
Количество
брака |
рамочные |
сушильные |
98,5 |
0,5 |
1 |
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 |
Водопо- глощение, % |
Mapка по |
средняя плотность, кг/м3 |
при сжатии |
при изгибе |
проч- ности |
морозо- стойкости |
средний |
наименьший |
средний |
наименьший |
16,1 |
13,9 |
2,7 |
2 |
6,8 |
150 |
>50 |
1130 |
13,1 |
12 |
2,3 |
1,7 |
7,2 |
125 |
>50 |
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 |
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.
Литература
1. Поляков Г.Н., Святская Л.И., Левит И.М. Внедрение технологии производства керамического кирпича с добавкой золы от сжигания осадков сточных вод // Строит, материалы. 2002. № 10. С. 28.
|
