РАЗДЕЛ 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И
МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Обоснование выбора вида отходов производств для получения
асфальтовых бетонов с заданным комплексом свойств
Исходя из принятых принципов (п.1.6) и общегосударственного значения всемерной
экономии ресурсов, учитывая значительную роль отходов производств в создании
ресурсосберегающих технологий получения композиционных материалов, взято
направление на разработку качественных асфальтовых бетонов с минеральной частью
исключительно из техногенного сырья, а также на использование улучшающих
добавок из отходов производств.
Наиболее общей может быть классификация отходов производств в зависимости от
важнейших отраслей хозяйства [135, 157, 161, 195, 219]:
1) отходы нерудной промышленности - продукты камнедробления изверженных,
метаморфических и осадочных горных пород (гранитов, сиенитов, диоритов,
гнейсов, известняков, доломитов, песчаников и др.), а также выветрившиеся
вскрышные породы (дресва и др.). Сюда же можно отнести пылевидные отходы от
камнедробления.
2) отходы черной металлургической промышленности – шлаки отвальные (доменные и
сталеплавильные - мартеновские, конверторные, электропечей), а также
металлургическая пыль (например, колошниковая и др.);
3) отходы цветной металлургии;
4) отходы теплоэнергетики - зола уноса, золы и шлаки отвалов;
5) отходы угледобычи (горелые породы), углеобогащения (хвосты флотации и др.) и
переработки других твердых горючих ископаемых;
6) отходы горнорудной промышленности;
7) отходы литейного производства машиностроительных, трубных и других заводов
(горелые формовочные пески, ваграночные шлаки, шламы и др.);
8) отходы промышленности строительных материалов - пыль уноса
цементных заводов, отходы асбоцементного производства и др.;
9) отходы коксохимической промышленности - каменноугольные дегти и смолы,
кумароновые смолы, пеки, антраценовое масло, кислые смолки, отходы дистилляции
фталевого ангидрида и др.
10) отходы химической промышленности - полимеры (полистирольная и
поливинилхлоридная пыль и др.), олигомеры, мономеры; кубовые остатки и др.
11) отходы от переработки древесины (гидролизный лигнин и др.).
В Донбассе при переработке горных пород на щебень на дробильно-сортировочных и
обогатительных фабриках (ДОФ) появляются некондиционные отходы дробления (ОД) в
количестве 15ё20% в виде мелких частиц (высевки) фракций от 0 до 15 мм.
Флюсовые известняки, доломитизированные известняки и доломиты разрабатываются
рудоуправлениями (РУ) Комсомольским (Каракубское месторождение), Новотроицким
(Новотроицкое местopождение) и Докучаевским флюсодоломитным комбинатом
(Еленовское месторождение), граниты - Каранским, Хлебодаровским и другими
карьероуправлениями (КУ). При переработке образуются некондиционные материалы в
виде щебеночно-песчаной фракций с включением пылевидных, глинистых и илистых
частиц.
Мартеновские шлаки - рыхлая смесь обломков различной крупности и структуры,
имеющая значительное количество примесей шамотного кирпича (10ё20%), металла
(до 15%) [135], что обусловливает значительную неоднородность шлака. Они
образуются при выплавке различных марок сталей в мартеновских печах. Выход их
преобладает над другими сталеплавильными шлаками (конверторными, ваграночными,
электросталеплавильными) [200, 202]. Значительное количество сталеплавильных
шлаков перерабатывается, но выход их в отвалы еще высок (67,8%) [201], что
обусловливает рост шлаковых отвалов. Запасы металлургических шлаков на Украине
оценивается сотнями млн. т с ежегодным выходом до 30 млн. т (доменных шлаков -
22 млн. т, сталеплавильных - 8 млн. т, из них мартеновских - 6,4 , конверторных
- 1,6, электросталеплавильных - 0,13 млн. т) [143, 202]. Мартеновские шлаки
образуются при взаимодействии жидкого чугуна и металлического лома с флюсами
(доломитом, кварцитом, плавиковым шпатом и др.) и подразделяются на
первичные (шлаки периодов и полировки) и конечные. Большинство мартеновских
шлаков являются основными, кислые (SiO2=42ё58%) составляют около 1%.
Минеральный состав отвальных шлаков различных металлургических комбинатов
весьма разнообразен [203, 209], а по структуре отдельные куски их могут быть
плотными, пористыми, ноздреватыми с кристаллической и стекловатной структурой.
Куски шлака с неравномерной пористостью и различным соотношением в них
кристаллических и стеклообразных фаз, неодинаковым минералогическим составом
неравномерно взаимодействуют с влагой и газами атмосферы, вследствие чего с
различной скоростью происходят процессы самопроизвольных распадов минералов с
увеличением объема шлака. Силикатный распад обусловлен переходом C2S в
модификации с увеличением объема материала на 10ё12%, что характерно для
высокоосновных шлаков, содержащих CaO>44% и Al2O3<8%. Известковый и
магнезиальный распады происходят с замедленной гидратацией CaO и МgO,
находящихся в пережженном состоянии. Марганцевый и железистый распады
характерны для шлаков, содержащих MnO>3% и более 1% сульфидной серы. Они
происходят при гидролизе и гидратации сульфатов марганца и железа (переход MnS
в Mn(OH)2 и FeS в Fe(OH)2) и характеризуются увеличением объема частиц,
соответственно, на 24 и 33% [200, 207]. Весьма нежелательны в шлаке включения
пережженной извести, которые продолжительное время гасятся влагой окружающей
среды.
В дорожном строительстве более пригоден шлак второго слива, кристаллической
структуры и содержащий минимальное количество пережженной извести. Для
устройства оснований дорожных покрытий применяется отвальный мартеновский шлак
со степенью известкового распада менее 3ё4%, для приготовления асфальтобетона –
менее
- Київ+380960830922