Производство силикатных автоклавных материалов является потенциальным потребителем практически всех твердых, крупнотоннажных промышленных отходов. Более того, многие промышленные отходы по своим качественным показателям, например химической активности, превосходят традиционное кремнеземистое сырье.


Е.Н. Леонтьевым предложено все отходы промышленности условно разделить на две группы: кислые и основные. Отходы первой группы рекомендуется использовать в качестве кремнеземистого сырья в виду их невысокой активности; вторые, обладающие относительно высокой гидравлической активностью, целесообразно использовать как компонент вяжущего или как самостоятельное вяжущее для изготовления автоклавных и неавтоклавных материалов.


Эффективность использования промышленных отходов обусловлена также высокой долей затрат на сырье (30 -- 40%) в структуре себестоимости силикатных ячеистых материалов.


В частности, замена цемента в газобетоне другими вяжущими позволяет снизить стоимость сырьевых материалов на 8 — 10% при использовании смешанного известково-цементного вяжущего; на 25% — для изве-стково-шлакового и до 80% при использовании слан-цезольного.


По данным Министерства финансов, реальный экономический эффект от использования при производстве строительных материалов различных промышленных отходов составляет ежегодно более 1 млрд. руб. Одновременно при этом достигается значительная экономия капитальных вложений на развитие материально-технической базы и обеспечивается ежегодная экономия около 3 млн.т топлива.


Однако, несмотря на высокую технико-экономиче-скую эффективность, объем применяемых при изготовлении ячеистых бетонов отходов в настоящее время значительно ниже возможного. Связано это с целым рядом организационных и технологических трудностей.


Основные технологические трудности обусловлены непостоянством химико-минералогического состава и отсутствием надежных рекомендаций по оперативной корректировке состава сырьевых смесей в зависимости от характеристик поступающего сырья — отходов.


Например, Ступинский завод ячеистых бетонов при Мособлисполкоме, выпускавший с I960 г. изделия из ячеистого бетона на основе зол Ступинской ТЭС, применял ежегодно более 70 тыс. т золы при производстве 160 тыс. м3 стеновых панелей, мелких блоков и теплоизоляционного ячеистого бетона. Однако из-за нестабильности золы по химическому составу, основности, содержанию несгоревшего топлива и активности, связанных с использованием теплоагрегатами электростанций углей различных месторождений, вынужден был переориентировать свое производство на применение природного кремнеземистого сырья.


Применение коэффициента основности в качестве обобщенной химической характеристики сырья открывает возможности расчета состава сырьевой смеси при использовании одного или нескольких видов отходов различного химического состава, а также для предварительной оценки техногенного сырья на предмет пригодности для изготовления силикатных автоклавных материалов.


В частности, показана [21] целесообразность сочетания техногенного сырья с Косн<1 и К^-,1, позволяющего в условиях автоклавной обработки синтезировать высокопрочный силикатный камень. Для интенсификации гидролитической деструкции стеклофазы техногенных отходов и ускорения процессов силикатообразования рекомендуется применение в небольших количествах (0,75 — 3%) добавок щелочного характера — активаторов твердения [21].


Применительно к производству силикатных автоклавных материалов, в том числе и ячеистых, основное внимание должно быть сосредоточено на вовлечении в производство крупнотоннажных золошлаковых отходов тепловых электростанций, объем которых составляет около 80 млн. т, а также доменных шлаков и шлаков цветной металлургии, общий объем которых превышает 90 млн. т.


При этом, основное внимание, как нам представляется, необходимо сосредоточить на применении в качестве основного кремнеземистого сырья зол-уноса ТЭС. Объясняется это экономической предпочтительностью использования доменных гранулированных шлаков и шлаков цветной металлургии в производстве цементов, а также бесцементных, высокоэффективных шлакоще-лочных вяжущих и строительных материалов на их основе, разработанных в Советском Союзе под руководством В.Д. Глуховского.


Применение гранулированных шлаков более предпочтительно в качестве лигирующих добавок в извест-ково-цементных вяжущих для снижения расхода последнего. Это в частности подтверждает положительный опыт Ворошиловградского производства № 1, ПО "Ворошиловграджелезобетон", Ижевского и Барнаульского заводов ячеистых бетонов, Финского акционерного общества "Лохья". Расход добавки шлака, как правило, не превышает 10%. Однако даже при таком небольшом количестве используемого шлака ежегодная экономия цемента на указанных предприятиях составляет от 2 до 15 тыс.т.


Примером успешного применения зол-уноса в качестве кремнеземистого сырья может служить организация при Рефтинской ГРЭС производства газозолобетон-ных стеновых блоков на заводе мощностью 100 тыс.м3 в год. При этом предусмотрено выпускать изделия средней плотностью 600 кг/м3, классом по прочности В 2,5 и морозостойкостью более 35 циклов, что выше аналогичных показателей газозолобетонных изделий завода ЖБИ им. Ленинского комсомола.


Опыт целого ряда зарубежных стран и фирм убедительно показывает, что применение зол-уноса ТЭС в производстве ячеистых бетонов является одним из наиболее рациональных путей их утилизации.


Особого внимания в этом плане заслуживает опыт ПНР, в которой около 45% из всего объема выпускаемого ячеистого бетона (более 5 млн м3 в год) производится с использованием золы-уноса. В частности, на изготовление 1 м3 ячеистого бетона средней плотностью 600 кг/м3 расходуется всего 45 кг цемента и 80 кг негашеной извести, остальное зола-унос ТЭС. При этом предприятия ПНР выпускают ячеисто-бетонные изделия плотностью от 300 до 750 кг/м3 с прочностью на сжатие от 1,5 — 2,5 до 6 — 9 МПа.


В строительстве ВНР все большее распространение начинают приобретать стеновые ячеисто-бетонные блоки, изготовляемые из композиций не основе золы и извести. На ряде заводов ФРГ на основе зол Гамбургской ТЭС, цемента и извести выпускаются ячеисто-бе-тонные стеновые блоки средней плотностью 400 — 600 кг/м3, прочностью на сжатие не менее 2,5 МПа и армированные конструкции из ячеистого бетона средней плотностью 800 кг/м3, прочностью до 10 МПа. Одним из основных требований, предъявляемым к золам, — потери при прокаливании не должны превышать 5% [21].


Зола-уноса размалывается совместно с 18 -- 23% (по массе) негашеной извести в трубчатой мельнице до удельной поверхности 200 — 240 м2/кг по Блейну [1]. По технологии "Калсилокс" с использованием в качестве кремнеземистого сырья золы-уноса (72%), негашеной извести (16%), цемента (12%) и добавки NaOH выпускаются стеновые панели длиной до 6000 мм, шириной 600 мм и толщиной 250 и 300 мм.


Примером эффективного использования промышленных отходов в производстве ячеистых бетонов является опыт НПО "Силикатобетон" г. Кировабада. На основе шламовых отходов алунита Кирова-бадского алюминиевого завода им. 50-летия Октября, подвергаемых в процессе технологической переработки термомеханической активизации и обладающих в силу этого повышенной химической активностью, в НПО организовано производство ячеисто-бетонных изделий. Последние характеризуются повышенными прочностными и эксплуатационными показателями по сравнению с ячеистым бетоном на кварцевом песке.


Не менее эффективным является использование в качестве кремнеземистого сырья дисперсных отходов флотационного обогащения руд черных и цветных металлов.


Исследованиями ВНИИжелезобетона в Воронежского ИСИ показана возможность использования в производстве автоклавных ячеистых бетонов в качестве кремнеземистого компонента "хвостов" (отходов) обогащения железных руд КМА. Высокодисперсные отходы обогащения железистых кварцитов в виде водной суспензии (пульпы) имеют дисперсность 120 — 250 м2/кг и содержат 65 -- 75% кремнезема.


В промышленных условиях изготовлены опытные партии ячеистого бетона средней плотностью 300 — 800 кг/м3, удовлетворяющих по своим строительно-эксплуатационным показателям требованиям нормативных документов.


Использование таких высокодисперсных кремне-земсодержащих отходов позволяет не только снизить затраты на содержание золоотвалов, но и существенно сократить энергозатраты на подготовку (помол) кремнеземистого сырья.


Что же касается малотоннажных отходов, таких, как производство ферросилиция, бой тарного и технического стекла, Отходы глиноземного производства и другие, содержащие химически активный Si02 то их наиболее целесообразно использовать в качестве добавок в сырьевые композиции, чтЪ позволяет, как это уже отмечалось выше, улучшить строительно-эксплуатационные показатели ячеисто-бетонных изделий или уменьшить удельные энергозатраты за счет снижения температуры автоклавной обработки.


Нам представляется, что в условиях широкого внедрения нового механизма хозяйствования, нацеленного на повышение эффективности общественного производства, имеются реальные возможности для кооперации между производителями промышленных отходов и вторичных ресурсов и их потребителем. Для этого, как нам представляется, необходимо, во-первых, разработать и ввести в действие государственные стандарты на промышленные отходы и твердые закупочные цены на них. Во-вторых, повысить цены на землю, отчуждаемую под золоотвалы или другие промышленные отходы, а также штрафные санкции за ухудшение экологической обстановки в регионе. Для повышения заинтересованности предприятий в использовании промышленных отходов необходимо разработать и узаконить на государственном уровне такие мероприятия, которые обеспечивали бы повышенную рентабельность предприятий, использующих в качестве сырья промышленные отходы, попутные или вторичные продукты других производств.


Таким образом, широкое вовлечение в производство ячеистых бетонов вторичных продуктов и отходов промышленности позволяет расширить сырьевую базу, снизить суммарные энергозатраты на единицу продукции, сократить, а в отдельных случаях исключить из производства цемент, снизить себестоимость продукции и, что особенно важно, способствует эффективному решению вопросов охраны окружающей среды.