Реферат: Отходы производства в строительстве

2.ТПО стекольных и керамических производств и их переработка

Исходя из технологии получения стекла и стеклоизделий главными компонентами стекла являются диоксид кремния SiO2, содержание которого в стекле составляет от 40 до 80% (по массе), в кварцевых стеклах от 96 до 100% и ряд других неорганических оксидов.

Для правильного понимания свойств ТПО стекольных производств разберем химический состав различного вида стекла.

Таблица 3.1.

Вид стекла	Химический состав (% по весу)
		SiO2	Na2O	K2O	CaO	BaO	MgO	ZnO	PbO	Al2O3	Fe2O3	B2O3	As2O3
Обычное		75,3	13,0	-	11,7	-	-	-	-	-	-	-	-
Оконное		71	16	-	8	-	3,3	-	-	1,5	0,2	-	-
Бутылочное		70	15	2,8	10	-	-	-	-	3,0	2,0	-	-
Электроламповое		71	14	3	5	-	3	-	3,5	0,3	0,2	-	-
Лабораторное		69,8	8,8	5,6	8,2	-	-	-	-	4,9	-	2,7	-
Иенское		65,3	-	-	-	12,0	-	4,2	-	3,5	-	15,0	-
Пирекс		80,5	4,4	0,2	0,4	-	-	-	-	2,1	-	11,9	0,5

ТПО стекольных производств включают разнообразные виды твердых отходов. Это отходы, образующиеся при производстве стекла и стеклоизделий, и ТПО от готовой продукции. Итак, твердые промышленные отходы, образующиеся в процессе производства стекла и стеклоизделий включают следующие основные виды:

Смесь солей Ca и Mg.

Эта смесь состоит из 30-50% CaSO4; 20-30% CaF2; ~10% CaO; 15-25% MgO. Влажность хранящейся смеси зависит от времени года и светопогоды и составляет от 20 до 40%%.

Брак производства, стеклобой.

Осадок из отстойников, шлам, соли Na, Ca, Si.

Древесные опилки, срезки и т.п. в качестве побочных сопутствующих вспомогательных отходов.

Кроме того в производстве кварцевого стекла образуются рад ТПО в виде соединений SiCl4, GeCl4, POCl3.

Рассмотрим первый вид ТПО. Смесь солей Ca и Mg, главным компонентом из которой является сульфат кальция, фторид кальция, оксид кальция и магния. Больше всего в этой смеси содержится сульфата кальция - CaSO4. Сульфат кальция в виде кристаллогидрата есть гипс - CaSO4·2H2O. Гипс - это вяжущий строительный материал. Итак выше +66°С в безводном состоянии (ангидрид) из раствора выделяется сульфат кальция. Если температура ниже +66°С, то из водного раствора осаждается гипс - CaSO4·2H2O, т.е. кристаллогидрат. Нагревание гипса до +150°С переводит его в более бедный водой кристаллогидрат - 2CaSO4·H2O. Если замешать этот порошок 2CaSO4·H2O с водой (70% от веса гипса), то происходит обратное присоединение воды, сопровождающееся отвердением всей массы вследствие ее перехода:

2CaSO4·H2O + 2H2O 2 [CaSO4·2H4O].

Таким образом образуется гипс. Это свойство перехода сульфата кальция из одного кристаллогидрата в другой можно использовать для получения самых разнообразных изделий от декоративной плитки до художественных горельефов для коттеджей, офисов и т.п. Так в частности и получаются различные виды изделий на ряде малых предприятий. Итак, к замешиваемой композиции на основе сульфата кальция CaSO4 добавляются ТПО первого вида, а именно смесь CaSO4; CaF2; CaO и MgO. При этом перед добавкой эти отходы высушиваются и дробятся. Сушка отходов первого вида производится при температуре t +170-180°С. Добавка этих видов ТПО в основную массу производится в количестве от 10 до 45% от общего веса. Перед введением воды необходимо достижение полной однородности композиции, что достигается интенсивным перемешиванием или в смесителе, или в ручную в зависимости от необходимости. Для приготовления декоративных изделий и художественных горельефов при ограниченном количестве форм следует применять ручное перемешивание. Здесь, по-видимому, необходимо принять во внимание быстрый переход одного кристаллогидрата в другую форму кристаллогидрата. При этом в процессе производства было отмечено, что если добавки CaSO4, CaF2, MgO и CaO вводятся в количестве 10% от общей массы, то свойства формуемых изделий практически не изменяются. Если добавки CaF2, MgO и CaO, CaSO4 составляют 20-45% от общей массы смеси, то у готовых изделий начинают снижаться физико-механические показатели и одновременно готовые изделия начинают белиться при контакте. Окраска декоративной плитки и художественных изделий снимает этот недостаток. Покрытие плиткой изделий, поверхностей, наклейку художественных изделий можно производить различными видами клеев органической и неорганической природы. Таким образом можно полностью использовать отходы первого вида - смесь CaSO4, CaF2, MgO и CaO. Применение указанной смеси для нужд сельского и лесного хозяйства нецелесообразно. Дело в том, что в состав смеси входит сульфат кальция, т.е. с химической точки зрения соль сильной кислоты - серной кислоты H2SO4 и слабого основания - гидроксида кальция - Ca(OH)2. Катион Ca2+ оказывает в общем благотворное влияние на почвенный слой. Однако анион SO42-, содержащий еще серу S и анион сильной кислоты может постепенно способствовать закислению почвы. А это нежелательный процесс. Он и без добавок происходит, почти повсеместно в центральных областях РФ. Поэтому вводить смесь CaSO4, CaF2, MgO и CaO в почву в качестве минерального удобрения нежелательно. Сами по себе оксиды MgO и CaO для большинства почв полезны, они снижают кислотность почв, введением их в почвенный слой достигается известкование почвы и в конечном итоге это способствует формированию комковатости почвенного слоя. Но поскольку сульфат кальция CaSO4 содержится в смеси в больших количествах, то общий эффект воздействия смеси на почву может оказаться отрицательным из-за наличия сульфат-иона.

ТПО второго вида, а именно брак и стеклобой следует использовать на переплавку. Обычно стеклобой идет на переплавку в количестве от 40 до 100% от первичного сырья. Возможно применение стеклобоя в качестве наполнителя в дорожном строительстве. Для этого он предварительно тщательно дробиться, а уже потом идет на приготовление массы для дорожного покрытия. Стеклобой может использоваться также для получения строительной керамики, панелей и т.п. Практическую возможность исп