Утилизация отходов производства силикатных материалов

Силикатная промышленность включает ряд самостоятельных отраслей производства: керамика и огнеупоры; вяжущие вещества; стекло и стекловидные материалы.

Атому кремния присуща неспособность формировать гомоцепные структуры типа – Si – Si – Si –. В отличие от углерода, он образует связи – Si – O –Si – O – Si –, на основе которых строятся ионы, состоящие из структурных элементов [SiO₄]^4-. Эти элементы придают большинству силикатов высокую твердость, тугоплавкость, огнеупорность, жаростойкость и химическую устойчивость в кислотной области. Результатом изучения строения силикатов явилась разработка теоретических основ получения перечисленных выше искусственных материалов и изделий из них.

Сырьём для производства силикатов служат глины, мергели, известняки, мел, мрамор, доломит, туф, трепел, кварцит, шпаты, нефелин и др., широко распространенные в природе. Кроме природного сырья для получения силикатов широко используют продукты и отходы химических и металлургических производств – соду, буру, соли натрия, соли и оксиды других металлов, золы, шлаки, шламы и другие отходы.

К технологии силикатов относят также получение многих других силикатоподобных материалов (исходя не из состава, а из аналогии производства и структуры получающихся продуктов) – огнеупоров на основе Al₂O₃, MgO, CaO, ZrO₂, BeO, Cr₂O₃ и др., воздушных вяжущих типа гипса, извести, магнезиальных компонентов и даже металло-графитовых и металло-оксидных композиций.

Технологические схемы производства силикатных и силикатоподобных композиций включают следующие однотипные стадии:

первая механическая (дробление, измельчение, смешивание);

физико-химическая (высокотемпературное спекание с добавками);

вторая механическая (дробление и измельчение, обеспечивающие получение дисперсных смесей для формования изделий).

Формование изделий производят путем плавки (стекла), спекания (керамика), гидратационного (бетон) или термовлажностного (силикатный кирпич) отверждения.

Отходы керамических и бетонных изделий обычно не находят квалифицированное применение, в отличие от стекла, которое может быть использовано многократно путем повторной переплавки.

Утилизация стеклоотходов. Ресурсы стеклоотходов в мире составляют десятки миллионов тонн. Они складываются из строительного стеклобоя, отходов стекловарения и производства стекловолокна и отходов тарного стекла. С внедрением пластиковой бутылочной тары доля стеклянных емкостей снизилась, но все же остается достаточно высокой (ресурсы в России составляют 600 тыс. т). Основной метод утилизации стеклоотходов – повторное стекловарение. В России этим методом перерабатывают 100% отходов. Основная операция состоит в отделении инородных материалов: металлов, бумаги, дерева, пластмасс и др.

Технологическая схема включает следующие операции: выделение инородных фракций, дробление, измельчение, смешивание с содой, известью и красителями, подача в варочную печь и формование.

Утилизация стеклоотходов позволяет экономить до 50% сырья и до 40% электроэнергии.

Менее квалифицированные виды утилизации отходов производства стекольной продукции – использование стеклобоя в качестве подсыпки, дренажа, заполнителя и для изготовления строительных изделий. Например, отходы стекловолокна заметно улучшают качество силикатного кирпича, увеличивая его прочность.