Способ применения шламовых отходов водоподготовки в строительных материалах с использованием суперпластификатора кмк-ок

УДК 87.53.91 + 691.5

Р. Ш. Валеев, И. Г. Шайхиев СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ ШЛАМОВЫХ ОТХОДОВ ВОДОПОДГОТОВКИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУПЕРПЛАСТИФИКАТОРА КМК-ОК

Ключевые слова: Шлам подготовки химобессоленной воды, строительные материалы, модификация, пластификатор.

Исследована возможность использования шлама водоподготовки в качестве компонента гипсового вяжущего с модификацией пластификатором. Найдено, что добавление пластификатора КМК-ОК в количестве 0,5 % в составе гипсового вяжущего способствует достижению прочностных характеристик и требуемых сроков схватывания согласно ГОСТ 125-79.

Keywords: Sludge water treatment, construction materials, modification, plasticizer.

The possibility of using sludge water as a component of gypsum with a modification of the plasticizer КМК-ОК was investigated. We found that the addition of a plasticizer in an amount of 0.5% in the gypsum contributes to the strength characteristics and the required setting time according to GOST 125-79.

Проблемы защиты окружающей среды от антропогенного загрязнения шламосодержащими сточными водами эксплуатации нефтеперерабатывающих, нефтехимических и теплоэнергетических производств как никогда актуальны. Очистка данных сточных вод приводит к образованию огромного количества шлама, дальнейшая обработка которого является одним из проблемных и актуальных направлений, не решенных до настоящего времени. Так, шламовые стоки, образующиеся на стадии предварительной подготовки воды на установках химводоочистки нефтеперерабатывающих, нефтехимических и теплоэнергетических производств, в процессе очистки, приводят к значительным скоплениям обезвоженного шлама на шла-монакопителях. Практически любой город России имеет десятки тысяч тонн накопленного шлама пре-дочистки в объемах долгосрочного хранения. При этом рост его объемов на шламонакопителях имеет тенденцию к увеличению.

С другой стороны в России имеет место стабильная тенденция роста объемов потребления гипсовых вяжущих строительных материалов и модифицированных дорогостоящими импортными химическими добавками сухих строительных смесей на основе гипса.

Таким образом, поиск возможных отечественных добавок (наполнителей) гипсовых вяжущих для улучшения физико-технических свойств сухих строительных смесей или материалов на их основе среди отходов промышленности, и в частности шламов пре-дочистки воды, для решения данного вопроса является актуальным. Не менее актуальным является решение вопроса рекуперации накопленного объема шлама предочистки на шламонакопителях нефтеперерабатывающих, нефтехимических и теплоэнергетических производствах, при параллельном снижения стоимостных показателей получаемого композиционного материала за счет применения более дешевого сырья (компонента) - техногенного отхода избыточно скопившегося на шламоотвалах.

Ранее проведенные исследования [1, 2] показали возможность использования шлама водоподго-товки в составе гипсовых вяжущих строительных материалов, как наполнителя, а также эффективность совместного применения шламов с химическими до-

бавками модификаторами свойств вяжущих [3-5], что определило дальнейшие пути его изучения.

С целью модификации физико-технических свойств полученного [2, 3] композиционного гипсового вяжущего (далее КГВ) при рекуперации шлама водоподготовки проведено дополнительное изучение возможности применения шлама водоподготовки как наполнителя вяжущего в присутствии химической добавки - модификатора «КМК-ОК», представляющего собой эфиры крахмала, оказывающие влияние на консистенцию растворных смесей, тиксотропность, устойчивость к водоотделению, липкость. Суперлас-тификатор-модификатор «КМК-ОК» производства ЗАО «Полицел» г. Владимир по ТУ 6-55-221-1396-95 используется в составе штукатурок, шпатлевок, клеев, в качестве технологической добавки, снижающей липкость растворных смесей к инструменту обычно в комбинации с эфирами целлюлозы; совместим с большинством других добавок для сухих строительных смесей (ССС).

В состав композиции, содержащей оптимальное, ранее установленное количество подготовленного шлама предочистки (ПШП) в количестве 14,7 % при тонкости помола 14,5 % по остатку на сите № 008 [1,2], вводили добавку «КМК-ОК» в твердофазном состоянии в количестве 0,1-1 %. На основе полученных значений были построены кривые, представленные на рис. 1-2.

Анализ полученных данных показал, что введение пластификатора «КМК-ОК» в состав гипсовой композиции повышает водопотребность гипсового вяжущего с 58% (контрольный состав без модификации добавкой) до 67 % при введении до 1 % добавки (рис. 1). Одновременно наблюдается ускорение сроков схватывания гипсового теста при введении добавки в количестве до 0,5 % и замедление схватывания при дальнейшем увеличении количества модификатора «КМК-ОК» (рис. 1). Так, установлено, что введение последнего в количестве 0,1 % приводит к ускорению сроков схватывания с 36 минут (контрольный состав без добавки) до 28 минут. Дальнейшее увеличение количества добавки в составе вяжущего вызывает замедление сроков схватывания гипсового теста до 39 минут (при концентрации добавки «КМК-ОК» в количестве 1 %). При введении до 0,1 % сеперпласти-

фикатора «КМК-ОК» наблюдается незначительный рост прочности гипсового камня по сравнению с контрольными значениями (рис. 2). Дальнейшее увеличение количества добавки до 0,1 % вызывает падение прочности на 22 %, что, очевидно, вызвано результатом снижения плотности гипсового камня (рис. 3).

§ а £ § £ з

сЗ

Количество добавки КМК -ОК, %

Рис. 1 - Влияние добавки «КМК-ОК» на физикотехнические свойства КГВ: 1  нормальная густота, 2 ♦ начало схватывания гипсового теста

0,4

-- 0,3

Н ы

* а

<и а

к 5 1 =

0 2

л £ о й « а

0,1

0 0,1 0,5 1

Количество добавки КМК-ОК, %

Рис. 2 - Влияние добавки «КМК-ОК» на физикотехнические свойства КГВ:  прочность при сжатии, 2 ♦ коэффициент размягчения

0 0,1 0,5 1

Количество добавки КМК-ОК, %

Рис. 3 - Влияние пластификатора «КМК-ОК» на плотность гипсового камня на основе КГВ

Показатели водостойкости гипсового камня при введении до 0,5 % добавки не снижаются ниже контрольных значений (рис. 2), однако дальнейшее увеличение количества добавки до 1 % приводит к сни-

жению водостойкости гипса на 27 % (Кр = 0,22) относительно контрольных значений. Понижение водостойкости гипса вероятно вызвано снижением плотности образцов гипсового камня (рис.3), а также увеличением доли открытых пор в общей структуре пористости гипсового камня.

Таким образом, анализ полученных данных позволил сделать следующие выводы:

- введение добавки «КМК-ОК» в состав композиционного гипсового вяжущего повышает водопо-требность гипсового вяжущего и в целом снижает прочностные характеристики при сжатии гипсового камня (при концентрации добавки свыше 0,5 %);

- наиболее рациональное количество добавки, при котором не наблюдается снижение прочностных характеристик гипсового камня ниже контрольных значений, а схватывание гипсового теста наступает не ранее 30 минут, составляет 0,5 %.

Исследованный способ получения композиционного гипсового вяжущего, модифицированного добавкой «КМК-ОК», вполне может служить одним из основных вариантов решения насущной экологической задачи по рекуперации скопившихся в шламонакопи-телях Российской Федерации шламов водоподготовки установок химводоподготовки.

Применение шламов предочистки снижает себестоимость ССС или позволяет реализовывать само гипсовое вяжущее по наиболее конкурентной цене, параллельно решая насущные вопросы долгосрочного складирования данного отхода химводоочистки на нефтеперерабатывающих, нефтехимических, теплоэнергетических производствах.

Литература

1. Валеев Р.Ш. Рекуперативная технология утилизации шламовых отходов водоподготовки в строительные материалы с использованием пластификатора С-3/ Р.Ш. Валеев, И.Г. Шайхиев // Вестник Казан. технол. ун-та. -

2011. - Т. 14,№ 13. - С. 41-45.

2. Валеев Р.Ш. Оптимизация состава и свойств композиционного гипсового вяжущего, модифицированного карбонатсодержащей добавкой / Морева И.В., Медяник В.В., Соколова Ю.А., Валеев Р.Ш.//- Сб. научн. трудов ЦРО РААСН, вып.3.-М.:2004.-С.18-23.

3. Валеев Р.Ш. Утилизация шламовых отходов теплоэнергетических централей при производстве строительных материалов / Р.Ш. Валеев, И.Г. Шайхиев // Экология и промышленность России. - 2010. - № 2. - С. 28-29.

4. Валеев Р.Ш. Рекуперативная технология утилизации шламовых отходов водоподготовки в строительных материалах с использованием суперпластификатора Ме1теП 150 / Р.Ш. Валеев, И.Г. Шайхиев // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 6. - С. 35-38.

5. Валеев Р. Ш. Способ применения шламовых отходов водоподготовки в строительных материалах с использованием суперпластификатора МЕЬЕШХ 164№ / Р.Ш. Валеев, И.Г. Шайхиев // Вестник Казан. технол. ун-та. -

2012. - Т. 15, № 10. - С. 111-114.

© Р. Ш. Валеев - зам. гл. инж. НПЗ по производству очистки промышленных сточных вод, энергоснабжению, водоснабжению и канализации ОАО «ТАНЕКО», соиск. каф. инженерной экологии КНИТУ; И. Г. Шайхиев - д-р техе. наук, проф., зав. каф. инженерной экологии КНИТУ, ildars@inbox.ru.