Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка экологической безопасной технологии утилизации техногенных отходов в производстве модифицированного неавтоклавного газобетона

Общие сведения
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Название доклада
Разработка экологической безопасной технологии утилизации техногенных отходов в производстве модифицированного неавтоклавного газобетона
Исполнитель проекта
НИУ МГСУ
Докладчик (участник)
Участник
Ткач Евгения Владимировна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель исследования - обоснование и разработка экологически безопасной технологии утилизации техногенных отходов в производстве газобетона с улучшенными строительно-техническими свойствами по сравнению с традиционным.
Задачи исследования:
1. Оценка техногенных отходов, сырьевых компонентов в производстве газобетона и оптимизация его состава с учётом требований показателей экологической безопасности.
2. Разработка новой экологически безопасной технологии утилизации техногенных отходов в производстве модифицированного неавтоклавного газобетона с улучшенными строительно-техническими свойствами.
3. Экологическая оценка техногенных отходов на жизненном цикле изделия из модифицированного неавтоклавного газобетона и экономическое обоснование результатов внедрения научных исследований.
Актуальность и новизна исследования
Экономические санкции против России требуют ускорения процессов импортозамещения и увеличения промышленного производства, которое сопровождается ростом и накоплением техногенных отходов. Для снижения негативной нагрузки на окружающую среду необходима утилизация таких отходов. Так, при производстве фосфорных минеральных удобрений в целом по России в год образуется 25 млн.т фосфогипса, а утилизируется не более 10%. В настоящее время в РФ на спиртовых заводах отходы послеспиртовой барды составляют 9...14 млн. т/год, не утилизированных – около 1 млн.т. В молочном производстве после сворачивания и процеживания молока получаются отходы в виде молочной сыворотки. В мире её образуется около 140 млн.т, в РФ – около 6 млн.т в год. Все эти отходы складируются, занимая тысячи гектаров площадей, смываются в канализацию и т.д., нанося экологический ущерб окружающей среде. Известные методики не позволяют обосновать экологически безопасную технологию утилизации техногенных отходов и не предлагают механизм по их утилизации в производстве строительных материалов. Решением проблемы экологической безопасности строительства и городского хозяйства с одновременным выполнением федеральной целевой программы «Жилище» до 2020 года являются обоснование и разработка экологически безопасной технологии утилизации техногенных отходов в производстве модифицированных газобетонных изделий на их основе.
Описание исследования

Методология работы базируется на обобщении, сравнении, эксперименте и  экологической оценке по жизненному циклу отрицательных воздействий техногенных отходов и двухстадийной технологии их утилизации при производстве газобетонных изделий, а также методе математического планирования эксперимента и обработки его результатов. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных образцах, изготовленных на оборудовании НИУ МГСУ, с вероятностью получения результатов - 0,95. 

Результаты исследования

Результаты оценки техногенных отходов в производстве  газобетона определили  возможность размещения техногенных отходов 4 класса опасности при их утилизации в производстве газобетонных изделий для повышения экологической безопасности путём получения изделий 5 класса опасности за счёт значительного улучшения структуры и строительно-технических свойств.

Разработана экологически безопасная  технология   масштабной утилизации  техногенных отходов, включающая двухступенчатый экологический механизм утилизации отходов  в технологии получения комплексного органоминерального модификатора  и модифицированных  неавтоклавных газобетонных изделий. 

Разработана объединенная блок-схема жизненного цикла техногенных отходов, органоминеральных модификаторов и модифицированных неавтоклавных газобетонных изделий на их основе и  оптимизирован состав газобетонной смеси для получения улучшенных  показателей структуры и технических свойств газобетона, что существенно повысило уровень экологической безопасности строительства, а также значительно снизило экологическую нагрузку на окружающую среду с 12...17 до 2...4 баллов. 

Получен газобетон с использованием техногенных отходов, который отличается от газобетона, полученного по традиционной технологии, повышенной на 42% прочностью, повышенной на 2 ступени морозостойкостью – до F75, повышенной на 21% водостойкостью  при уменьшении водопоглощения на 52%, капиллярного всасывания модифицированного газобетона на 26% с одновременным снижением коэффициентов теплопроводности на 25% и паропроницаемости на 17%, что сокращает вынос тепла через стены в отопительный период по сравнению с традиционным газобетоном и уменьшает парниковый эффект.  

Установлено, что разработанная  экологически безопасная технология   утилизации  техногенных отходов  в производстве газобетона приводит к значительному снижению негативной нагрузки на окружающую среду с обеспечением  перехода от высокой экологической нагрузки в 12...17 баллов до низкой в 2...4 балла по шкале суммарной экологической нагрузки на окружающую среду за счет масштабной утилизации техногенных отходов  с одновременным  выполнением федеральной целевой программы «Жилище» до 2020 года: по фосфогипсу – 1,025...1,2 млн. тонн в год или 4,1...4,8 млн. тонн за   4 года; послеспиртовой барде – 10...51,75 тыс. тонн в год, за 4 года – 40...207 тыс. тонн; молочной сыворотке – 10...51,75 тыс. тонн в год, за 4 года – 40...207 тыс.тонн; тиосульфату натрия – 25...51,75 тыс. тонн в год, а за 4 года – 115...207 тыс. тонн.

Разработаны научные положения  повышения  экологической эффективности  технологии газобетонных изделий на основе техногенных отходов  при их утилизации за счет  снижения энергетических и сырьевых ресурсов при одновременном уменьшении наносимого ущерба окружающей среде  более чем на 3,4 млн. руб./год в результате  сокращения загрязнения территории отходами.

Практическая значимость исследования
Разработаны технические условия: «Экологически безопасные газобетонные стеновые блоки на основе техногенных отходов. ТУ 5741-003-29888514-2016». Произведено опытное внедрение газобетонных стеновых блоков на основе техногенных отходов в объёме 256 м3 или 16 тысяч штук и применены при строительстве жилого дома в Московской области.
Определён ожидаемый экологический эффект от утилизации техногенных отходов при выполнении государственной федеральной целевой программы «Жилище» в 2017...2020 гг. Установлено, что при производстве газобетонных изделий по разработанным составам, будет утилизировано за 4 года: фосфогипса – 4,1...4,8 млн. тонн; послеспиртовой барды – 40...207 тыс. тонн.; молочной сыворотки – 40...207 тыс. тонн; тиосульфата натрия – 115...207 тыс. тонн.
Определено, что разработанная экологически безопасная технология утилизации техногенных отходов в производстве газобетона позволяет снизить экологический вред и экономические затраты на сырьевые материалы более чем на 32 млн. руб., а по затратам на топливо и электроэнергию – на 1,9 млн. руб. (в ценах 2016 года) по сравнению с базовым вариантом.
Дальнейшие перспективы разработки темы экологически безопасной технологии утилизации техногенных отходов в производстве газобетонных изделий с улучшенными строительно-техническими свойствами могут быть связаны с экологической экспертизой территорий планируемого промышленного или гражданского строительства и утилизацией техногенных отходов.