Отходы производства и полезные ископаемые: белорусские ученые предложили новые строительные материалы
Современное строительство предъявляет все больше требований к стройматериалам. Они должны быть долговечными, экологичными и доступными. Отечественные ученые разработали новую технологию, которая позволяет производить новые теплоизоляционные материалы на основе различных видов отходов, а также силикатные материалы на основе магматических пород. Такие материалы обладают улучшенными теплоизоляционными свойствами и производятся из отечественного сырья.
В белорусских недрах выявлено и разведано свыше 6 тысяч месторождений, большую часть из которых составляют полезные ископаемые, используемые для производства строительных материалов. По словам ученых, в районах добычи постоянно увеличиваются площади отвалов, которые негативно влияют на экологию. Из хозяйственного обороты выводятся большие площади земель, из-за пылевых заносов ухудшается их качество. Такие «техногенные месторождения» можно разрабатывать, одновременно получая прибыль и рекультивируя земли.
— Использование техногенных месторождений — составная часть малоотходной технологии. За счет этого можно сократить объем добычи горной массы на 20–25 % и снизить общую себестоимость продукции на 10–15 %, — рассказывает старший научный сотрудник кафедры технологии стекла и керамики БГТУ к. т. н Светлана БАРАНЦЕВА. — В качестве примера можно привести использование гранитных отсевов Микашевичского месторождения. Их химико-минеральный состав позволяет использовать эти горные породы (гранитоиды, габбро-диабазы и др.) для получения различных силикатных материалов.
— Наша технология предполагает использование некондиционной части гранитной добычи — отсевов, которые не годятся даже на подсыпку дорог, — уточняет декан факультета химической технологии и техники БГТУ к. т. н. Юрий КЛИМАШ — Еще лет 20 назад, когда наша кафедра предлагала добавлять гранитные отсевы в плиточную массу, на предприятиях недоумевали. Сегодня это сырье нашло свое применение в производстве кирпича и плитки, ведь импортировать аналогичное вещество из Украины стало дорого.
Ученые уточняют, примерно 25 % добытого в Микашевичском карьере щебня образует некондиционный продукт — гранитные отсевы и циклонная пыль. Анализ химико-минерального состава некондиционных отходов позволяет сделать вывод о том, что горные породы (гранитоиды, габбро-диабазы и др.) Микашевичского месторождения являются пригодными для получения различных силикатных материалов.
В частности, на основе гранитных отсевов с введением дополнительного щелочного компонента возможно получить «черное» стекло. Оно может применяться в качестве сортового (посуда) и художественного стекла, а также петроситаллов для каменного литья. Технология предполагает использование в сырьевой композиции для получения стекол до 95 массовых частей гранитоидных отсевов.
— Разработан состав ресурсосберегающей керамической массы для керамогранита, образцы которого имеют удовлетворительные показатели физико-химических свойств, в частности, водопоглощения и механической прочности при изгибе, — продолжает Светлана Баранцева. — Замена полевого шпата гранитоидными отсевами позволит обеспечить на только импортозамещение, но и расширение сырьевой базы керамической промышленности за счет утилизации некондиционных гранитоидных отсевов,
Потенциально перспективным, по мнению ученых, может стать и разработка диабазового месторождения. Оно расположено в Житковичском районе. Диабазы могут использоваться в качестве как основного, так и долевого компонента сырьевых композиций для получения различных силикатных материалов. Например, стеклообразных, стеклокристаллических, керамических, теплоизоляционных пористых и др.
— Мы разработали технологию, позволяющую получать методом вспучивания материал, аналогичный керамзитовому щебню и гравию, — отмечает Юрий Климаш. — Это экологичный материал, у которого есть ряд преимуществ. Если по пористости и насыпной плотности он не уступает керамзиту, то по прочностным характеристикам гранулы, полученные из магматических пород, прочнее, выше их химическая стойкость. Особенно в такой агрессивной среде, как бетон. Пока это пилотный проект.
По словам Светланы Баранцевой, сейчас уже разработана лабораторная партия, которая прошла предварительные испытания на Новолукомльском заводе. Там изготовили для испытаний керамзито-бетонные блоки.
Определенные экономические перспективы имеет и базальтовое месторождение. Результаты экспериментального изучения базальтовых пород Новодворского месторождения Пинского участка Брестской области показали, что по геолого-структурной позиции и вещественному составу они являются приемлемым отечественным сырьем для получения силикатных материалов. Среди основных направлений использования базальтовых пород ученые выделяют следующие: базальтовое волокно (грубое, тонкое, супертонкое); пористый заполнитель (блоки «Термокомфорт», заполнитель для легких бетонов, теплоизоляционный засыпочный материал); стекло (архитектурно-строительное, художественное, сортовое, стекловидные покрытия); стеклокристаллические материалы (петроситаллы, каменное литье); керамические плитки (облицовочные, фасадные, керамогранит).
Исследователи приходят к выводу, что промышленная разработка месторождения базальтов позволит расширить минерально-сырьевую базу силикатной промышленности, а также помочь с импортозамещением и ресурсосбережением.
— Просто добывать базальт для одного вида продукции невыгодно, нужно обеспечить его многоцелевое использование, — считает Светлана Евгеньевна. — Именно при многотоннажной добыче появится экономический эффект. Нами уже разработаны разные направления для производства силикатных материалов. Сейчас мы отрабатываем технологию, корректируем состав, улучшая его свойства.
Что касается коммерческих перспектив, то, по словам ученых, определенная заинтересованность у бизнеса есть. Однако отечественные предприниматели не спешат вкладываться в новые технологии, которые к тому же позволяют получить неизвестные для потребителя продукты. Тем не менее опыт позитивного сотрудничества имеется.
— Нас не очень знают иностранные компании, которые активно продвигают свои теплоизоляционные материалы на наш рынок. Но БГТУ имеет опыт продажи лицензии. Сегодня по двум лицензионным договорам по нашим технологиям выпускают химию для бетонов и добавки для целлюлозно-бумажной отрасли, — резюмировал Юрий Климаш.
Перспективным направлением может стать и вторичная переработка отходов.
— На основе имеющихся отходов можно создать весьма перспективные материалы с замечательными свойствами, — уверен доцент кафедры технологии стекла и керамики БГТУ Игорь ТЕРЕЩЕНКО. — Речь идет о пеностекле, которое является наполнителем бетона. Получаемые с его помощью теплые бетоны позволяют существенно снизить толщину стены и не требуют дополнительной теплоизоляции. Мы разработали современную технологию на основе кремнезема. Для производства не нужна варка стекла и не требуются автоклавы. Идет процесс прямого растворения отхода в щелочи. Расход электроэнергии снижается в девять раз, а продукция удешевляется на 40 %. Уже сделаны все расчеты.
Игорь Терещенко отмечает, что новая технология позволит вновь наладить в стране производство пеностекла, сделав его рентабельным. А гранулированное пеностекло по некоторым свойствам превосходит керамзит. Кроме того, появилась возможность наладить использование отсевов стеклобоя.
— Под Минском работает предприятие, которое собирает стеклобой: измельчает, удаляет примеси и в конце процесса сортирует по цвету при помощи оптических индикаторов. В итоге мы получаем очищенный стеклобой — бесцветный, зеленый и коричневый. Это основа стекольной промышленности. Дело в том, что мелкую фракцию стекла индикаторы не замечают и отсевают. В год таких отсевов образуется 10 тыс. тонн. Мы разработали технологию получения на их основе гранулированного пеностекла. Его себестоимость ниже керамзита. Уже выполнены все технико-экономические расчеты, подобрано оборудование. Технология находится на стадии проектирования производства, — резюмировал эксперт.
Алексей КОНОПЛЁВ, фото автора и Павла Герасимчика
Республиканская строительная газета №12 от 28 марта 2019 года
