Комплексное использование металлургических шлаков в дорожном строительстве
Дипломная работа - Строительство
Другие дипломы по предмету Строительство
кой эффективностью использован как взамен природных сырьевых компонентов при производстве клинкера, так и в качестве добавки в цемент или бетон. При утилизации шлаков придание им необходимых потребительских свойств и их дальнейшая переработка должны рассматриваться в рамках интегрированной концепции обращения с отходами как безальтернативный вариант. Это станет возможным в случае принятия соответствующей законодательной базы предусматривающей значительное увеличение затрат на отчуждение земель под отвалы.
Структура производства и использование доменного шлака в странах ЕС и в России представлены на рис. 1 и 2.
Рис. 1 Структура производства потребления шлаков в ЕС в 2007 г.Рис. 2 Структура производства потребления шлаков в РФ в 2007 г.Общее производство доменных шлаков в России в 2007 году составило около 17,3 млн. тонн, в том числе гранулированных шлаков около 5,8 млн. тонн, шлакового щебня - 8,1 млн. тонн. Основным потребителем гранулированных доменных шлаков являются цементные предприятия - 4,9 млн. тонн или 84% от общего объема граншлаков. Остальные 0,9 млн. тонн используют более 100 различных предприятий с годовым объемом переработки шлаков от 0,2 до 200 тыс. тонн. Среди них - Гайский ГОК, который потребляет около 200 тыс. тонн граншлаков в год.
В России значительная доля доменных шлаков (около 20%) направляется в отвалы, в то время как в зарубежной практике широко используются импортные поставки гранулированных шлаков, в том числе молотых. Например, в ЕС импортируется около 10% доменных шлаков, в США - до 20%.
Анализ представленных данных показывает возможность двукратного увеличения объемов производства гранулированного шлака и существенного увеличения ввода шлака в цемент.
В 70-80-е годы средний ввод добавок в цемент составлял более 20%, в том в числе использовалось доменных шлаков - 14 млн. тонн (17%). Кроме того более 1 млн. тонн шлака вводилось в сырьевую шихту. По итогам работы за 2007 год (лучший год в постперестроечный период) ввод добавок в цемент составил 6,3 млн. тонн (11,5%), в том числе доменных шлаков - 5,3 млн. тонн (0,4 млн. тонн завезено из стран СНГ). Шлак доменных печей, не оснащенных гранустановками, в основном перерабатывается путем трехстадийного дробления на щебень или направляется в отвал. В 2007 году металлургическими предприятиями всего отгружено для строительного комплекса 8,1 млн. тонн шлакового щебня, который используется в основном для асфальтобетонных покрытий и устройства дорожного полотна. В то же время значительная доля шлаков доменного, сталеплавильного, литейного и ферросплавного производства направляется в отвалы, где в настоящее время накоплено более 350 млн. тонн шлаков. Под эти отвалы занято более 2,2 тыс. га земельных угодий.
К настоящему времени научными учреждениями доказана возможность высокоэффективного вовлечения шлаков металлургического производства в народно-хозяйственный оборот. Помимо указанного использования шлаков в производстве строительных материалов (цемент, щебень, дорожное покрытие) установлена также целесообразность их использования для шлакового и шлакокаменного литья, в энергетике, химической, стекольной и других отраслях промышленности. Исходя из теоретических предпосылок, потребность в гранулированных доменных шлаках только в цементной промышленности удовлетворена менее чем наполовину.
Представленные на рис. 1 и 2 структуры производства и потребления доменных шлаков в странах Евросоюза и России показывают совершенно разные подходы к утилизации шлаков, как, впрочем, и отношение к проблемам вовлечения в народно-хозяйственный оборот всех вторичных ресурсов. В 50-60-е годы прошлого века отраслевыми институтами Минчермета СССР и Минстройматерилов СССР была доказана возможность эффективного использования доменных шлаков в производстве цемента и начато широкое внедрение результатов исследования в цементной промышленности гранулированных доменных шлаков, а в последствии - и других видов шлаков, которые использовались в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.
Объемы переработки граншлаков в цементной промышленности Российской Федерации за последние 25 лет характеризуются следующими показателями:
Одной из основных причин такой ситуации послужило снижение спроса на добавочные цементы и прежде всего на шлакопортландцемент. Из-за имеющей место неразберихи с соблюдением государственных стандартов в цементной промышленности снизилась требовательность к их неукоснительному соблюдению, что повлекло за собой повышенный расход цементов в производстве бетонов и изделий из них. Снизилась также культура производства потребителей цемента. Так, например, строительные менеджеры, как правило, отдают предпочтение цементам бездобавочным или с пониженным содержанием добавок и непременно марки не ниже 500, используя затем такой цемент для низкомарочных бетонов, штукатурных и кладочных растворов. Уместно при этом напомнить, что согласно расчетам, выполненным НИИЖБ, на производство 1 тонны портландцемента ПЦ-Д0 расходуется 1 тонна клинкера, при этом получается 2,9 м3 бетона М300, при использовании шлакопортладцемента ШПЦ-400 с использованием тонко измельченного шлака получится 4,5 м3 бетона М300 (Таблица 4).
Не имея достаточного сбыта граншлаков по указанным выше причинам, ряд металлургических предприятий снизили в последние годы объемы их производства. В настоящее время ресурсы выпуска шлаков на ведущих предприятиях России представлены в таблице 2. Сложилась ситуация, когда при увел