Теоретические и экспериментальные исследования механизма и закономерностей синтеза вяжущих материалов гидравлического твердения на основе отходов алюминиевой, химической, атомной промышленности и энергетики

Объектом исследования являются: – состав, структура и физико–химические свойства отходов, образующихся в Сибирском федеральном округе на предприятиях химической, атомной, металлургической, угледобывающей промышленности и энергетики; – безобжиговые гидравлические вяжущие на основе смеси отходов в различном сочетании, а также индивидуальные отходы, используемые в качестве активных минеральных добавок к традиционным вяжущим в сухом виде, в состоянии цементного теста и искусственного камня; – физико–механические свойства, состав и структура образцов искусственного камня, полученных в условиях воздушно–влажного, влажного и автоклавного твердения из безобжиговых и традиционных вяжущих различного состава. Актуальность работы: Актуальность поискового научного исследования заключается в наличии целого комплекса не решенных до настоящего времени природоохранных и ресурсосберегающих задач, связанных с масштабным вовлечением в производственный цикл потенциально перспективных отходов разных предприятий. Актуальность проекта базируется на поиске и разработке новых методов и подходов к решению «застарелых» проблем в области переработки и утилизации техногенных отходов. Выполненный Проект имеет определенное научное и практическое значение. При его реализации получены новые знания и компетенции для решения существующих проблем в области обращения с отходами различных классов опасности и переводом отходов в разряд востребованных побочных продуктов. Разработанные технические решения позволят, при условии их дальнейшего продвижения, организовать в Сибирском федеральном округе новые производственные мощности или увеличить существующие с расширением сырьевой базы и номенклатуры выпускаемой продукции. Цель работы: По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработать физико–химические основы инновационных технологий получения безобжиговых гидравлических вяжущих и активных минеральных добавок к цементам, бетонным и растворным смесям из отходов химической, атомной, металлургической, угледобывающей промышленности и энергетики. На основании обработки полученных научных и экспериментальных данных выделить приоритетные направления, работы по которым должны быть продолжены в рамках промышленных испытаний и организации опытно–промышленного производства. Перспективы внедрения: Производство безобжиговых вяжущих и активных минеральных добавок из отходов в ближайшей перспективе может быть запущено на площадке бывшего комбината «Усольехимпром». На этой площадке заканчивают ликвидацию накопленного вреда, и в рамках нацпроекта «Новые материалы и химия» ведут работы по созданию Федерального центра химии и экотехнопарка «Восток». В дополнении к 17 производствам, планируемым к запуску в 2030 г, может быть организовано производство безобжигового вяжущего и активных добавок на основе карбидной извести со шламовых полей «Усольехимпром», горелой породы терриконов г. Черемхово, фторгипса АО «Ангарский электролизный химический комбинат» и микрокремнезема АО «Кремний» (г. Шелехов). Объекты с перечисленными выше отходами находятся на расстоянии 50–100 км от площадки «Усольехимпром». Для этого в рамках отчетной документации разработан «Опытно–промышленный технологический регламент на проектирование производства строительных материалов из отходов угледобычи и химических производств» (приложение С). Потенциальными потребителями вяжущих и минеральных добавок, производимых на Опытном производстве, будут Ангарский цементный завод и десятки бетонных и растворных заводов Иркутска, Ангарска, Усолья–Сибирского, Черемхово. Для Красноярского края перспективы внедрения разработанных технических решений связаны с использованием высококальциевой золы–унос Березовской ГРЭС для получения синтетического флюорита и раствора каустической соды на Красноярском алюминиевом заводе. Получаемый синтетический флюорит востребован на Красноярском, Ачинском, Топкинском и Ангарском цементных заводах, как альтернатива импортному природному флюоритовому концентрату из Монголии. Каустический раствор заменит кальцинированную соду на газоочистках Красноярского алюминиевого завода. На основании полученных экспериментальных данных подготовлен «Опытно–промышленный технологический регламент на проектирование производства синтетического флюорита из электролитной угольной пены, растворов газоочистки и золы–унос Березовской ГРЭС» (приложение Т). Еще одно чрезвычайно перспективное направление связано с организацией производства цемента из сырья на основе нефелинового шлама и золы–унос Березовской ГРЭС. Обжиг клинкера из такого сырья гарантирует самый низкий в отрасли «углеродный след», минимальный расход топлива и максимальную производительность печей обжига.