Учёные Крымского федерального университета им. В. И. Вернадского разработали состав цементно-сырьевой смеси на основе техногенных отходов предприятия.

Подробнее о проекте рассказывает заместитель директора по учебной и методической работе Института «Академия строительства и архитектуры» Александр Бахтин.

Расскажите, как возникла идея проекта?

— Мы реализовали данный проект по заказу ООО «ПКО ”КРЫМ”», выступающего недропользователем карьера «Лозовое» (г. Симферополь), и являющегося одним из крупных предприятий в Республике Крым по производству нерудных стройматериалов из диабазовых горных пород. Это – щебень различных сортовых фракций и отсевы дробления. Для того чтобы улучшить качество основной продукции, на предприятии осуществляется промывка сортовых фракций щебня и отсевов. После промывки образуется шлам, который они направляют в шламбассейны, где жидкая фаза (вода) уходит, а твёрдые частицы, в основном глинистые, накапливаются, образуя вторичное сырьё, не используемое в производственном процессе. И сейчас это вторичное сырьё занимает значительные площади на территории предприятия.

Нам поступил запрос от производителя на разработку составов и технологических параметров получения портландцементного клинкера на основе данных отходов, которые у него есть. Эти отходы образуются в большом количестве, а повторного применения в производственном процессе они не находят. У производителя возник вопрос утилизации данного вторичного сырья, и нас попросили помочь в исследовании возможности его применения в производстве цемента общестроительного назначения, который бы использовался в повседневном строительстве в Крыму и за его пределами.

Можно ли это сделать? Подходит ли это сырьё для производства цемента? Если да, то каким будет качество конечного продукта? Для того чтобы ответить на поставленные вопросы, нам необходимо было провести ряд входных исследований на соответствие этого вторичного сырья показателям, которые регламентируются ГОСТами.

Какие именно работы были выполнены?

— Весь комплекс исследований по данному проекту был проведён на базе Академии строительства и архитектуры, а именно – в инжиниринговом центре «Биопозитивное строительство», который в рамках Программы развития Крымского федерального университета был укомплектован достаточно широкой линейкой исследовательского оборудования. Для проведения рентгеновских исследований привлекалась лаборатория и специалисты Физико-технического института. С их помощью мы провели входной контроль данного сырья методами рентгеновской флуоресценции и дифракции, которые позволили нам определить химический и минералогический состав исследуемого вторичного сырья. Зная химический состав, процентное содержание нужных нам оксидов, участвующих в процессах клинкерообразования и, по сути, дающих нам те искусственные минералы, которые при взаимодействии с водой образуют твёрдый и прочный искусственный камень, нам удалось смоделировать составы цементно-сырьевых смесей и провести их обжиг в высокотемпературной обжиговой печи, которая развивает температуру обжига в 1600°С.

После обжига мы получили образцы клинкера, которые в нашем случае имеют вид пластинок неправильной формы, поскольку при такой температуре твёрдый материал размягчается и деформируется. Клинкер – это предварительный материал для цемента. Полученный клинкер подвергается помолу в специальной мельнице с добавкой природного гипса, и на выходе мы получаем порошкообразный материал – цемент, который мы привыкли видеть в нашей повседневной жизни. В дальнейшем полученный таким образом цемент проверяется на соответствие ГОСТу. Именно так была проведена эта работа.

Какой продукт Вы получили?

— В соответствии с ГОСТ, цемент классифицируется по классу прочности как основному показателю. Наиболее распространёнными являются классы по прочности 32,5 и 42,5. Мы из данного сырья получили цемент класса по прочности 32,5 – один из наиболее востребованных в строительстве. По качеству полученный цемент аналогичен выпускаемому серийно из первичного природного сырья. Однако стоимость глиняного компонента вторичного сырья в десятки раз ниже стоимости природной глины, которую добывают для того, чтобы произвести цемент из первичного сырья. Таким образом, с точки зрения себестоимости полученный нами цемент будет выигрывать у классического.

Насколько разработанный продукт востребован на рынке?

— В связи с тем, что сейчас сфера строительства активно развивается, и объёмы потребления цемента как основного компонента для производства бетона очень высоки, производительности единственного в Крыму Бахчисарайского завода не хватает, чтобы удовлетворить потребности рынка. Очень много цемента завозится с материка. К сожалению, в некоторых случаях его качество оставляет желать лучшего. Но даже этого объема не хватает, особенно если учесть обширное строительство в новых регионах России.

Кроме того, заменять природное сырьё вторичным, где это возможно – это тренд науки. Особенно это касается производственных мощностей, в том числе, индустрии строительных материалов, поскольку это – очень материалоёмкая отрасль.