Сырьевая смесь для изготовления строительных блоков
Патент 2312091
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Сырьевая смесь для изготовления строительных блоков
Изобретение относится к производству строительных материалов из отходов сталеплавильного производства. Сырьевая смесь для изготовления строительных блоков содержит цемент, кварцевый песок, наполнитель, отвердитель, вспениватель и воду. Наполнитель - шлак электросталеплавильный окислительный фракции 3-12 мм, отвердитель - шлак электросталеплавильный сухой газоочистки фракции 5-100 мкм, вспениватель - шлак электросталеплавильный окислительный или восстановительный фракции 0-3 мм совместно с отработанным травильным раствором сернокислотного травления черных металлов. Соотношение компонентов следующее, мас.%: цемент - 13-17, кварцевый песок - 4-7, отработанный травильный раствор - 4-8, указанный шлак фракции 0-3 мм - 18-24, наполнитель - 24-48, отвердитель - 8-12, вода - 5-8. Технический результат - высокие эксплуатационные свойства строительных блоков, расширение сырьевой базы, утилизация отходов сталеплавильного производства, снижение себестоимости. 10 табл.
Реферат
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно из отходов металлургического (сталеплавильного) производства.
Строительные блоки - распространенный и очень популярный строительный материал. Блоки получили широкое применение в малоэтажном строительстве. Обычно строительные блоки используют для строительства и укрепления коттеджей, гаражей, садовых и дачных домов, хозяйственных построек, а также при возведении ангаров, складских и бытовых помещений.
Известен способ получения блоков пеносиликата, включающий получение композиции из порошков стекла, оксида кремния в виде песка, газообразователя и водного раствора силиката натрия, формирование гранул из полученной композиции, которые помещают в формы для пенообразования и термообработки до образования единого блока пеносиликата, в котором указанный раствор силиката натрия добавляют в количестве 15-23% от массы порошков, а гранулы формируют скатыванием (RU, патент №2225373. С1. МПК7 С03С 11/00. Способ получения блоков пеносиликата / А.А.Кетов, И.С.Пузанов, М.П.Пьянков, Д.В.Саулин (RU). - Заявка №2002123820/03; Заявлено 06.09.2002; Опубл. 10.03.2004, Бюл. №7 // Изобретения. Полезные модели. - 2004. - №7).
К недостаткам описанного способа получения блоков, применительно к решаемой нами задаче - утилизация отходов сталеплавильного и металлургического производства, относится высокая себестоимость производимых блоков и потребность в специальном технологическом оборудовании.
Известен также способ изготовления гипсобетонных блоков и сырьевая смесь для их изготовления гипсобетонных блоков на гипсоцементно-пуццолановом (ГЦП) вяжущем, включающий загрузку в смеситель и перемешивание отдозированных компонентов ГЦП вяжущего, песка, опилок, замедлителя схватывания и воды затворения, вибропрессование полученной смеси в виброформе и распалубку, в котором в непрерывно работающий смеситель одновременно подают сначала часть отдозированного песка и опилки, а затем остальной песок и воду с замедлителем схватывания, в качестве которого используют, например, упаренный фильтрат отхода производства лимонной кислоты, перемешивают не менее 20 мин, после чего в смеситель подают ГЦП вяжущее и производят окончательное перемешивание не менее 40 с, вибропрессование осуществляют в течение 17-25 с с усилением прессования 3,5-4,7 МПа, частотой колебаний 3000 мин-1 и амплитудой 1-2 мм, а распалубку производят с последующей выдержкой блоков не менее 20 мин.
Для реализации описанного способа используют сырьевую смесь для изготовления гипсобетонных блоков на ГЦП вяжущем, состоящем из строительного гипса и пуццоланового портландцемента, включающая ГЦП вяжущее, кварцевый песок, опилки, замедлитель схватывания и воду, в которой смесь содержит в качестве замедлителя схватывания упаренный фильтрат отхода производства лимонной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Строительный гипс | 30,92-34,00; |
| Пуццолановый портландцемент | 5,46-6,00; |
| Кварцевый песок Мкр≥2 | 53,22-58,34; |
| Опилки | 4,40-4,95; |
| Упаренный фильтрат отхода | |
| производства лимонной кислоты | 0,33-0,38; |
а воду вводят до получения водовяжущего отношения 0,26-0,32 (RU, патент №2086409. С1, МПК6 В28В 3/00, С04В 28/14. Способ изготовления гипсобетонных блоков и сырьевая смесь для их изготовления / Е.В.Скляров, М.П.Солодовников, А.А.Цупикова, Р.Н.Алешина, A.M.Крупкин (RU). - Заявка №95107953/03; заявлено 22.05.1995; опубл. 10.08.1997).
К недостаткам описанного способа изготовления гипсобетонных блоков несмотря на использование опилок лесопильного производства относятся высокая себестоимость блоков и их большая масса.
Известен состав смеси для изготовления одного пустотного строительного блока с размерами 390×190×190 мм, содержащий следующие компоненты, кг:
| Цемент марки М 400 | 1,4; |
| Песок | 4,9; |
| Керамзит | 4,0; |
| Вода | 1,5 |
(см. Каталог Кировского производственного предприятия «Строительные технологии». - г.Киров, 31.12.2002).
Несмотря на то что описанный строительный блок, имеющий указанный выше состав смеси, достаточно легок и обладает хорошими теплоизолирующими свойствами, он требует в качестве заполнителя керамзит. Для производства керамзита требуется как сырьевая база, так и целое отлаженное производство (завод) и транспортная база для его доставки. Все это в целом приводит к удорожанию строительного блока.
Известна сырьевая смесь для изготовления строительных блоков, содержащая цемент, песок, заполнитель и воду, в которую в качестве заполнителя введены гранулы, полученные вторичной переработкой пластиковых бутылок или другой полиэтиленовой тары, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 12-14; |
| Песок | 37-41; |
| Указанные гранулы | 30-34; |
| Вода | 13-14 |
(RU, патент №2268863, С1, МПК С04В 28/04, С04В 18/20, С04В 111/40). Сырьевая смесь для изготовления строительных блоков / В.И.Курило (RU). - Заявка №2004122197/03; Заявлено 19.07.2004; Опубл. 27.01.2006, Бюл. №03 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №03).
К недостаткам описанной сырьевой смеси для изготовления строительных блоков, несмотря на схожесть решаемой задачи - утилизация пластиковых отходов, относится то, что затраты на производство заполнителя превышают затраты на производство самого блока.
Известен состав сырьевой смеси для изготовления одного пустотного блока при следующем соотношении компонентов, мас.(кг):
| Цемент марки М 400 | 2,5; |
| Песок | 1,0; |
| Шлак металлургического производства | 10,0; |
| Вода | 1,5 |
(см. Каталог Кировского производственного предприятия «Строительные технологии». - г.Киров, 31.12.2002).
К недостаткам описанного блока, несмотря на то что утилизируется до 10 кг металлургического шлака, относится большая масса блока (от 13,5 до 18 кг) и ограниченный срок службы из-за гигроскопичности материала заполнителя.
Наиболее близким аналогом к заявленному составу сырьевой смеси по достигаемому результату относится сырьевая смесь для изготовления строительных блоков, содержащая цемент, кварцевый песок, шлак металлургического производства, вспениватель, изготовленный из двух пенообразующих агентов и воду (см. RU, патент №2239615. С1. МПК С04В 38/10 (2006.01). Способ изготовления пенобетона и пенобетон, изготовленный этим способом. / Левин Л.И. и др. (RU). Заявка №2001117620/03; Заявлено 28.06.2001, Опубл. 10.11.2004, Бюл. №31 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - №03).
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - утилизация отходов сталеплавильного и металлургического производств.
Технический результат - повышение эксплуатационных свойств строительных блоков, расширение сырьевой базы, снижение себестоимости.
Указанный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления строительных блоков, цемент, кварцевый песок, шлак металлургического производства, вспениватель и воду, согласно изобретению содержит шлак металлургического производства электросталеплавильный окислительный фракции 3-12 мм в качестве наполнителя, шлак металлургического производства электросталеплавильный сухой газоочистки фракции 5-100 мкм в качестве отвердителя и шлак металлургического производства электросталеплавильный окислительный или восстановительный фракции 0-3 мм совместно с отработанным травильным раствором сернокислотного травления черных металлов в качестве вспенивателя, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 13-17 |
| Кварцевый песок | 4-7 |
| Указанный отработанный травильный раствор | 4-8 |
| Шлак электросталеплавильный окислительный | |
| или восстановительный фракции 0-3 мм | 18-24 |
| Шлак электросталеплавильный окислительный | |
| фракции 3-12 мм | 24-48 |
| Шлак электросталеплавильный сухой | |
| газоочистки фракции 5-100 мкм | 8-12 |
| Вода | 5-8. |
Изобретение поясняется примерами и иллюстрируется табличными данными.
Электросталеплавильный шлак образуется при выплавке стали в дуговых электропечах ЭСПЦ-1 и ЭСПЦ-2 ЗАО «Волгоградский металлургический завод «Красный Октябрь». После скачивания в специальные шлаковни и охлаждения выводится на шлаковый двор для первичной и вторичной переработки. Шлак, образующийся в процессе производства стали, разделяется на два вида: окислительный (первичный) - камнеобразный и высокоосновной восстановительного периода (вторичный) - порошкообразный.
Окислительный шлак образуется в период плавки шихты и продувки металла кислородом.
Восстановительный шлак образуется после удаления из печи окислительного шлака путем внесения присадок: извести, плавикового шпата, шамота, а также раскислителей в виде порошков кокса, ферросилиция, алюминия.
Хранение окислительного и восстановительного шлаков на шлаковом дворе ведут раздельно.
Шлак электросталеплавильный окислительный (первичный) предназначается для использования в качестве наполнителя в строительной промышленности, для производства асфальтобетонных смесей, для производства щебня в смеси с мартеновским шлаком, для засыпки оврагов, в качестве катализатора глубокого окисления фталевого ангидрида, для планировки производственных, районных и городских территорий.
Шлак электросталеплавильный восстановительный (вторичный) предназначен для использования совместно с отработанными растворами сернокислотного травления черных металлов в качестве вспенивателя в строительных блоках для увеличения тепло- и звукоизоляции и уменьшения их массы, а также для использования в сельском хозяйстве для уменьшения кислотности почвы, для производства комплексных минеральных удобрений, для отсыпки оврагов в средней их части между слоями инертных и водопроводящих материалов.
Внешний вид шлака электросталеплавильного окислительного (первичного) - камнеобразная ячеистая масса темно-серого цвета.
Внешний вид шлака электросталеплавильного восстановительного (вторичного) - порошкообразная масса светло-серого цвета.
Химический состав шлаков (первичного и вторичного) представлен в таблице 1. Химический состав отходов металлургического производства ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» приведен в таблице 2.
Сырьевая смесь для изготовления строительных блоков содержит цемент марки М 400 (М 500), песок Мкр≥2, шлаки плавильного производства с химическими составами, приведенными в таблицах 1 и 2, и воду.
В состав сырьевой смеси для изготовления строительных блоков в качестве вспенивателя введены отработанные травильные растворы сернокислотного травления черных металлов для взаимодействия со шлаком плавильного производства с фракцией 0-3 мм, в качестве наполнителя - шлак плавильного производства фракции 3-12 мм, а в качестве отвердителя - шлак сухой газоочистки фракции 5-100 мкм.
Шлак окислительный (первичный) подвергают измельчению и сепарированию. После механического дробления и размолу первичный шлак имеет зерновой состав щебня, который представлен в таблице 3. Фракцию с размерами зерен 0-3 мм используют в качестве вспенивателя для получения пористого и высокопористого шлакоблока в качестве тепло- и звукоизоляционного материала.
Отработанный травильный раствор сернокислотного травления черных металлов имеет следующий состав: свободная серная кислота - 9,58-12,1%; железо - 40,64 г/л; медь - 23,52 мг/л; никель - 525, 9 мг/л; цинк - 5,3 мг/л; марганец - 18,6 мг/л, другие элементы - 0,6-2,8 мг/л.
Металлургический шлак смешивают с травильным раствором в массовом отношении твердой фазы (Т) к жидкой (Ж) как (3,0...4,5):1, образуется вспененная газами подвижная однородная пульпа. Температура смеси при смешивании с 38-40°С увеличивается до 76-82°С. Процесс нейтрализации травильного раствора автотермичен. Время смешивания не менее 15 минут. Водородный показатель пульпы рН 6,0-6,5.
Далее при интенсивном перемешивании во вспененную пульпу в равных долях подают песок и шлак окислительный (первичный) фракции 3-12 мм в качестве наполнителя. Время смешивания пульпы с наполнителем не менее 10-20 минут. Далее в полученную смесь добавляют воду затворения и отвердители в виде цемента марки М 400 и шлака сухой газоочистки фракции 5-100 мкм. Массу до затверждения смешивают в течение 10-17 минут. Полученную гомогенную массу подают в формообразователи. Таким образом получают нейтральную строительную смесь с высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами и большой механической прочностью.
Сырьевая смесь для изготовления строительных блоков образована при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цемент | 13-17; |
| Песок | 4-7; |
| Отработанные травильные растворы | |
| сернокислотного травления черных металлов | 4-8; |
| Шлак плавильного производства | |
| фракции 0-3 мм | 18-24; |
| Шлак плавильного производства | |
| фракции 3-12 мм | 24-48; |
| Шлак сухой газоочистки фракции 5-10 мкм | 8-12; |
| Вода | 5-8 |
Это обеспечивает получение прочных по механическому составу и экологически безопасных строительных блоков с размерами 190×190×390 мм.
Указанные выше отличительные признаки каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи - утилизация отходов сталеплавильного и металлургического производств и получение дешевого строительного материала, и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известных уровнях технологий (способов) и сырьевых смесях не обнаружено, следовательно, предлагаемая композиция сырьевой смеси соответствует критерию патентоспособности - «новизна».
Единая совокупность новых существенных признаков с общеизвестными обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидной для специалистов в данной отрасли и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Примеры осуществления изобретения.
Настоящее изобретение конкретно иллюстрируется следующими примерами реализации заявленного изобретения, которые иллюстрируют и характеризуют сущность сырьевой смеси, но не ограничивают объем правового использования изобретения.
Пример 1. Металлургический шлак окислительный (первичный) электросталеплавильного цеха №1 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» путем размола в шаровой мельнице и на виброгрохоте разделяют на фракции в диапазоне 0-3 мм, 3-12, 12-31, 31-63 мм (см. таблицу 3). Содержание пылеватых и глинистых частиц не превышает 3,6%. Насыпная масса - 1,76 т/м3. Модуль крупности Мкр≥2,16. 18 мас. частей размолотого шлака фракции до 3 мм смешивают с четырьмя массовыми частями отработанного травильного раствора травления черных металлов при удалении оксидной пленки с металлов, массу перемешивают в течение 15 минут. Далее при перемешивании массы равномерно подают в нее 13 мас.частей цемента марки М 400, четыре части песка строительного с Мкр2,1 (ГОСТ 8736-85) с влажностью 5-8% и 24 части шлака плавильного производства фракции 3-12 мм. Добавляют воду затворения от 5 до 8 частей. Для отверждения равновесной массы добавляют нерастворимые оксиды неметаллов и металлов для получения стеклообразной формы смеси из шлака сухой газоочистки от 8 до 12 массовых частей. Полученную композицию перемешивают в течение 15 минут. Насыпная плотность полученной массы 1386 кг/м3. Дозирование материалов осуществляют объемными или весовыми дозаторами. На однородность песко-шлако-цементной смеси влияет как последовательность загрузки компонентов смеси, так и длительность перемешивания. Тщательно перемешанную сырьевую смесь транспортируют и укладывают в виброформы для образования строительных блоков в виде параллелепипедов с размерами 190×190×390 мм и 190×390×390 мм. Готовые изделия снимают с виброформы не раньше 5-7 минут и выдерживают в течение 12-18 часов при температуре +18...+24°С. После полного вызревания блоков их транспортируют потребителю. В результате получают строительные блоки, отвечающие требованиям стандарта с размерами 190×190×390 мм и 190×390×390 мм. Время схватывания сырьевой смеси после введения отвердителя не более 20 минут.
Пример 2. Электросталеплавильный шлак цеха №1 и цеха №2 ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» в качестве компонента в предлагаемую сырьевую смесь готовят так же, как и в примере 1. В состав сырьевой смеси (см. таблицу 4) вводят 15 мас.% цемента марки М 400, 5,5 мас.% кварцевого песка Мкр=2,5, 6 мас.% отработанного травильного раствора сернокислотного травления черных металлов, 21 мас.% шлака сплавильного производства фракции 0-3 мм, 36 мас.% шлака фракции 3-12 мм в качестве наполнителя, 10 мас.% шлака сухой газоочистки, 8 мас.% воды для затворения.
Время смешивания отработанных травильных растворов и шлака фракции 0-3 мм - 18 минут, время перемешивания нейтральной вспененной массы (рН до 7,0) с наполнителями в виде песка и шлака фракции 3-12 мм -18 минут, время смешивания смесей вспенивателя, наполнителя и отвердителя в виде цемента и шлака сухой газоочистки фракции 5-100 мм с водой затворения - 18 минут. Время выдержки строительной смеси в формовочной опалубке - 9 минут. Время дозревания блоков при температуре +20°С - не менее 18 часов (см. таблицу 5). Концентрация жидкости в описанной композиции - 14,28 мас.%. Температура сырьевой смеси при съеме из смесителя - 17,3°С. Плотность сырьевой смеси - 1420 кг/м3 (см. таблицу 6). Прочность при сжатии в сухом состоянии - 8,9 МПа, а при влажности менее 5% - 9,34 МПа. Морозостойкость - 24 цикла. Таким образом, представленная композиция вполне приемлема в качестве сырьевой смеси для изготовления строительных блоков.
Пример 3. В рецептурах, представленных в таблице 4, представлено нарастание массовой доли цемента марки М 400 (соответственно 13, 15 и 17 мас.%), шлака сухой газоочистки фракции 5-100 мкм (соответственно 8, 10 и 12 мас.%), отработанного сернокислотного раствора (соответственно 4, 6 и 8 мас.%), шлака плавильного производства фракции 0-3 мм (соответственно 18, 21 и 24 мас.%) и снижение массовой доли шлака плавильного производства с 48 мас.% до 36 и 24 мас.% Это привело к увеличению объемной массы строительных блоков в сухом состоянии с 1386 до 1479 кг/м3. Одновременно с этим увеличивается прочность на сжатие строительных блоков в сухом состоянии с 6,8 до 9,2 МПа. Морозостойкость испытуемых блоков практически оставалась равной. Общее время на выполнение технологического процесса в первом примере составило 45 минут, во втором примере - 54 минуты, в третьем примере 56 минут (см. таблицу 5). Во всех трех примерах (1, 2, и 3, см. таблицу 6) концентрация жидких фракций в композиции нарастает соответственно с 9,89 и 14,28 до 16,00 мас.%. Прочность строительных блоков в примере 3 достигла 9,2 МПа в сухом состоянии.
Пример 4. В рецептуру строительной смеси введены 9 мас.% цемента той же марки, 2 мас.% песка кварцевого, 10 мас.% отработанного сернокислотного раствора, 16 мас.% восстановительного шлака фракции 0-3 мм, 54 мас.% окислительного шлака фракции 3-12 мм в качестве наполнителя, 10 мас.% шлака сухой газоочистки фракции 5-100 мкм и 8 мас.% воды. Объемная масса получения сырьевой смеси составила 1586 кг/м3 (см. таблицу 4). Время смешивания компонентов приведено в таблице 5. Однако приведенная композиция привела к тому, что время отверждения смеси в виброформе увеличилось до 13 минут, а время полного дозревания составило 24 часа. Представленные данные в таблицах 4-6 свидетельствуют о том, что данная композиция имеет право на существование, однако время цикла всего процесса заметно увеличивается.
Пример 5. Шлаки электросталеплавильного производства в качестве компонентов сырьевой смеси готовят аналогичным образом, как в примерах 1-4. В состав сырьевой смеси (см. таблицу 4) вводят 15 мас.% цемента марки М 400, 6,5 мас.% песка кварцевого, 11 мас.% раствора сернокислотного травления черных металлов, 21,5 мас.% шлака фракции 0-3 мм, 30 мас.% шлака фракции 3-12 мм, 8 мас.% шлака сухой газоочистки фракции 5-100 мкм и 8 мас.% воды. В таблице 5 представлены сведения о времени, затраченном на смешивание компонентов. В данной композиции увеличивается время на отверждение блоков в формовочной опалубке и время дозревания блока в естественных условиях. Наблюдается снижение прочности абсолютно сухого блока и его морозостойкость (см. приведенные данные в таблицах 4-6).
Пример 6. Рецептура и сравнительные показатели сырьевой смеси приведены в таблице 4. В данной смеси существенно увеличено содержание цемента марки М 400 до 21 мас.%. При объемной массе 1436 кг/м3 прочность блоков при сжатии снизилась до 5,2 МПа, а морозостойкость - до 13 циклов.
Таким образом, заявленное техническое решение промышленно применимо, способствует утилизации шлака и травильных растворов металлургического производства. Изготовление строительных блоков с предлагаемым составом, по сравнению с известными из уровня техники сырьевыми смесями, не требует изменения существующей технологии.
Циклоновые камеры для смешивания компонентов сырьевой смеси имеют широкое распространение. В предложенных композициях в качестве наполнителя и пенообразователя использован электросталеплавильный шлак окислительный (первичный).
При использовании электросталеплавильного восстановительного (вторичного) в виде порошка светло-серого цвета прямые затраты на производство строительных блоков снижается на 50-60%. Вторичный шлак требует только сепарации на фракции и удаления железа.
Приводим сведения о токсических свойствах основных компонентов шлаков.
Токсичность шлаков определяется токсичностью его составных компонентов.
Оксид кремния является умеренно опасным химическим веществом. Обладает сильным кумулятивным эффектом. Не раздражает кожу, оказывает слабо раздражающее действие на слизистые оболочки глаз. Обладает аллергенным, канцерогенным и мутагенным эффектами. Типичное заболевание от действия кремнеземсодержащих пылей - силикоз, для которого характерно сочетание всех местных и общих эффектов. Наиболее существенное проявление силикоза - прогрессирующий фиброз легочной ткани в связи с накоплением в ней пыли. При отложении в легких высокодисперсных частиц диоксида кремния отмечаются некоторые проявления резорбтивного общетоксического действия кремниевой кислоты.
ПДКр.з. для оксида кремния - 2,0 мг/м3, аэрозоли преимущественно фиброгенного действия, III класс опасности (поз. №1009 ГН 2.2.5.686-98).
ОБУВатм.в. диоксида кремния - 0,02 мг/м3 (поз. №674 ГН 2.1.6.696-98).
Одним из основных (по количественному содержанию) компонентов отхода является оксид кальция. Вредное воздействие соединений кальция возможно при поступлении его в организм в больших дозах и сопровождается увеличением содержания кальция в крови. В виде пыли оксид кальция оказывает сильно прижигающее действие на слизистые оболочки глаз и кожу, связанное с омылением жиров, поглощением влаги, растворением белков, раздражением и прижиганием тканей. Поражаются также глубокие отделы органов дыхания.
ПДКр.з. для аэрозоля оксида кальция - 1,0 мг/м3, II класс опасности (поз. №948 ГН 2.2.5.686-98).
ОБУВатм.в. кальция оксида - 0,3 мг/м3 (поз. №626 ГН 2.1.6.696-98).
Оксид марганца - сильный яд, действующий на центральную нервную систему, вызывает резкие нарушения в головном мозге. Введенные извне соединения марганца накапливаются в митохондриях, изменяют каталитические, энергетические, обменные процессы в клетках, нарушают ферменты, повышают уровень сахара и молочной кислоты в крови. Вдыхание пыли окислов марганца у человека вызывает особую форму пневмокониоза - манганокониоз. ЛД50 диоксида марганца для белых крыс при внутри-желудочном пути поступления равна 3478 мг/кг. Обладает умеренной кумуляцией. Раздражает кожные покровы и слизистые оболочки глаз. Выявлены сенсибилизирующее и эмбриотропное виды действия.
ПДКр.з. оксида марганца (в пересчете на MnO2) - 0,3 мг/м3, аэрозоль, II класс опасности (поз. №1078, ГН 2.2.5.686-98).
ПДКатм.в. марганца и его соединений (в пересчете на MnO2) - 0.01/0,001 мг/м3. Резорбтивного действия, II класс опасности (поз. №278 ГН 2.1.6.695-98).
ПДКв.в. марганца - 0,1 мг/л, органолептический показатель вредности, III класс опасности (поз. №680 ГН 2.1.5.689-98).
Токсичность алюминия и его соединений определяется его влиянием на обмен веществ, особенно минеральный, на функцию нервной системы, способностью действовать непосредственно на клетки; длительное вдыхание пыли алюминия и его соединений ведет в фиброзированию легочной ткани.
ПДКр.з. диалюминия триоксида {Al2O3) - 6 мг/м3, аэрозоли преимущественно фиброгенного действия, IV класс опасности (поз. №31 ГН 2.2.5.686-98);
ПДКр.з. диалюминия триоксида с примесью кремний диоксида (Al2O3·SiO2) - 2 мг/м3, аэрозоли преимущественно фиброгенного действия, III класс опасности (поз. №34 ГН 2.2.5.686-98).
ПДКатм.в. алюминия оксида (в пересчете на алюминий) - 0,01 мг/м3, резорбтивного действия, II класс опасности (поз. №18 ГН 2.1.6.695-98).
ПДКB в. алюминия - 0,5 мг/л, санитарно-токсикологический показатель вредности, II класс опасности (поз. №29 ГН 2.1.5.689-98).
Остальные составные компоненты отхода также имеют гигиенические нормативы для воздуха рабочей зоны (ГН 2.2.5.686-98):
ПДКр.з. для аэрозоля оксида магния - 4 мг/м3, IV класс опасности (поз. №1070);
ПДКр.з. железа - 10,0 мг/м3, аэрозоли преимущественно фиброгенного действия, IV класс опасности (поз. №866).
В лаборатории ЗАО «Волгоградский металлургический завод «Красный Октябрь» в разные годы исследовался ряд образцов различных электросталеплавильных шлаков, представленных различными предприятиями города. Химический состав образцов шлака не являлся постоянным и варьировал в значительных пределах в зависимости от марок сталей, но основное количество (от 57 до 98%) приходилось на долю оксидов кальция, кремния, магния, марганца и триоксидов алюминия и железа. Массовая доля минералов типа якобсита, франклинита и др. составляла от 2 до 43%. Эти соединения не оказывают влияния на токсические свойства шлака. Все шлаки по результатам токсикологических исследований были отнесены к IV классу опасности - малоопасным химическим веществам; они слабо раздражали кожу и слизистые оболочки глаз. Шлаки представляют опасность в пылеобразном состоянии при длительном вдыхании, поскольку основные компоненты шлаков обладают фиброгенным действием.
Проведенные в 2000 г. эколого-токсикологические исследования шлака сталеплавильного ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» и ПО «Баррикады» показали отсутствие его негативного воздействия на высшие растения. Эти данные согласуются с данными литературы. Так например, доменные шлаки, состоящие также в основном из оксидов кремния, алюминия, кальция и магния, используются в производстве строительных материалов. По результатам эколого-гигиенических исследований, проведенных научно-исследовательским институтом экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина (г.Москва), отходы литейных производств, формовочные и стержневые смеси (аналогичного состава) могут быть признаны практически безопасными, поскольку они не проявляли негативного влияния ни на гидробионты, ни на высшие растения.
Количество металлов, обнаруженных в водных вытяжках из шлаков при их исследовании в лаборатории в 1991, 1993 гг., не превышало значения ПДКBB для этих соединений, что согласуется с данными литературы, где указывается, что из отходов литейных производств буферными растворами (водой, моделью закисленных осадков, модельным раствором почвенной влаги) вредные вещества (металлы) вымываются в количествах, не превышающих их ПДКBB.
Методом переработки для шлаков металлургических переделов, относящихся к IV классу опасности, согласно Временному классификатору токсичных промышленных отходов (позиция 4.28 МР МЗ СССР, - №4286-87), является использование их в производстве строительных материалов.
При использовании промотходов в строительстве их санитарно-гигиеническую оценку проводят в соответствии с требованиями принятых в 1997 г. методических указаний (МУ 2.1.674-97). Кроме того, использование металлургических шлаков в дорожном строительстве закреплено ГОСТом 3344-83.
Электросталеплавильные шлаки окислительный (первичный) и восстановительный (вторичный) по параметрам острой токсичности относятся к малоопасным химическим веществам, 4 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76.
По данным представленным ЦГСЭН в Городищенском районе ситуация на полигоне ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» в настоящее время выглядит следующим образом.
Полигон ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» эксплуатируется с 1993 г. Площадь шлаконаколителя - 7,3 га. Шлаконакопитель заполнен на 10%. В настоящее время шлак перерабатывается на территории производства, на полигон не вывозится.
Электросталеплавильный шлак окислительный (первичный) и электросталеплавильный шлак восстановительный (вторичный) прошли санитарно-токсикологическое исследование в лаборатории токсикологии ЦГСЭН в Волгоградской области, имеется токсиколого-гигиенический паспорт от 20.07.2001 года. По результатам экспериментально-токсикологических исследований данные шлаки можно использовать для. переработки, в стройматериалы. 10.04.2001 года указанные выше шлаки прошли радиологическое исследование в отделении радиологии Центра Госсанэпиднадзора в Волгоградской области, имеются сертификаты радиационного качества №№19/0-90-1; 19/10-90-2 от 10.04.01 г. По результатам исследований данные шлаки допустимо использовать во всех видах строительства без ограничений, в т.ч. для планировки районных и городских территорий, для засыпки оврагов, при неизменности источников сырья. Данные продукты можно рекомендовать к использованию для производства асфальтобетонных смесей, для производства щебня в смеси с мартеновским шлаком, в качестве катализатора глубокого окисления фталевого ангидрида, в сельском хозяйстве для уменьшения кислотности почвы, для производства комплексных минеральных удобрений и для мелиоративных работ при согласовании с соответствующими службами.
На основании изложенного и руководствуясь Законом МЗ РФ №52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30.03.99 г., Постановления Администрации г.Волгограда №55/592/482 от 20.04.99 г. «Об утверждении концептуальных предложений по совершенствованию системы обращения с отходами производства и потребления в Волгограде» Центр госсанэпидемнадзора в Волгоградской области рекомендует: организовать и обеспечить переработку шлака окислительного (первичного) и восстановительного (вторичного) ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» для производства строительных блоков.
В таблицах 7-10 приведены основные сведения по классу опасности применяемых шлаков в предложенной сырьевой смеси.
| Таблица 1 | |||
| Анализ отходов сталеплавильного производства в ЗАО «Волгоградский металлургический завод Красный Октябрь» (по данным центральной заводкой лаборатории ЗАО «ВМЗ Красный Октябрь») | |||
| № п/п | Наименование показателя | Массовая доля показателя, % | |
| Шлак окислительный (первичный) | Шлак восстановительный (вторичный) | ||
| 1 | Железо общее (Fe) | 7,28 | 6,58 |
| 2 | Диоксид кремния (SiO2) | 22,35 | 16,35 |
| 3 | Оксид кальция (СаО) | 26,13 | 41,17 |
| 4 | Оксид магния (MgO) | 20,61 | 6,43 |
| 5 | Оксид марганца (MnO) | 2,46 | 3,48 |
| 6 | Оксид алюминия (Al2O3) | 8,61 | 7,42 |
| Таблица 2 | |||||||
| Химический состав отходов металлургического производства ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь» | |||||||
| Наименование ингредиентов | Шлам мокрых газоочисток ЭСПЦ-1 и 2, % | Шлак окислительный со шлакового двора ЭСПЦ-1 и 2, % | Шлак восстановительны и со шлакового двора ЭСПЦ-1 и 2, % | Окалина прокатного производства, % | Шлам-кек ТСЦ, % | Пыль печи-ковша ЭСПЦ-2,% | Пыль газоочистки неорганизованных выбросов в ЭСПЦ-1 (шлак сухой газоочистки), % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| SiO2 | 7,79 | 21,3 | 23,0 | 11,5 | 0,8 | 11,9 | 7,76 |
| MnO | 4,37 | 7,9 | 1,13 | 1,89 | 5,92 | 2,29 | |
| MgO | 8,63 | 14,9 | 18,1 | 2,8 | 1,0 | 14,3 | 24,5 |
| Al2O3 | 1,06 | 4,0 | 7,7 | - | - | - | 0,93 |
| Fe общ. | 0,046 | 14,9 | 3,1 | 46,77 | 17,24 | - | |
| Ca | 5,77 | 29,4 | 42,6 | 3,5 | 36,0* | - | 21,3 |
| С | 0,13 | - | - | ||||
| Сг общ. | 1,5 | 0,66 | 0,07 | 0,7 | 0,2 | 0,7 | 1,0 |
| TiO2 | 0,122 | 0,41 | - | 3,47 | - | 0,099 | |
| FeO | 4,77 | 16,3 | 2,69 | 25,5 | 0,9 | - | 3,91 |
| Fe2O3 | 56-61,7% | - | - | - | 2,66 | - | 32,02 |
| CaF2 | 4,54 | 2,6 | 4,9 | 3,7 | - | - | 5,26 |
| P | - | 0,151 | 0,019 | 0,04 | - | - | 0,04 |
| H2O | - | - | - | - | Остальное | - | - |
| S | - | 0,09 | 0,24 | - | - | 15,384 | - |
| Фториды | - | - | - | - | - | 12,3 | - |
| Примечание: * при прокаливании СаО - 86,9% |
| Таблица 3 | ||||||||||||
| Физико-механические свойства шлака электросталеплавильного производства ЗАО «Волгоградский металлургический завод «Красный Октябрь» | ||||||||||||
| Номер пробы | Размер фракций, мм | Масса навеска, кг | Зерновой состав щебня | Марка прочности по дробимости | Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % | Марка морозостойкости | Содержание пылеватых и глинистых частиц, % | Насыпной вес, т/м3 | Модуль крупности Mкр | |||
| Размер сита, мм | Частные остатки, % | Полные остатки, % | Полные проходы, % | |||||||||
| 1 | 0-3 | 24 | 5,0 | 3,6 | 3,6 | 96,4 | - | - | - | 3,6 | 1,76 | 2,16 |
| 2,5 | 6,2 | 9,8 | 90,2 | |||||||||
| 1,25 | 19,6 | 29,4 | 70,6 | |||||||||
| 0,63 | 16,3 | 45,7 | 54,3 | |||||||||
| 0,315 | 8,2 | 53,9 | 46,1 | |||||||||
| 0,16 | 19,7 | 73,6 | 26,4 | |||||||||
| 0,071 | 12,2 | 85,8 | 14,2 | |||||||||
| <0,071 | 14,2 | 100 | - | |||||||||
| 2 | 3-12 | 26 | 20 | 1,8 | 2,4 | 97,6 | М 800 | 1,6 | - | 3,0 | 1,81 | 2,40 |
| 15 | 33,6 | 4,2 | 95,8 | |||||||||
| 10 | 46,0 | 37,8 | 62,2 | |||||||||
| 5 | 15,3 | 83,8 | 16,2 | |||||||||
| 2,5 | 0,9 | 99,1 | 0,9 | |||||||||
| 3 | 12-31 | 21 | 50 | 0,5 | 0,5 | 99,5 | М 1000 | 20,3 | F"15" | 2,5 | - | - |
| 40 | 28,7 | 29,2 | 70,8 | |||||||||
| 30 | 39,9 | 69,1 | 30,9 | |||||||||
| 25 | 18,6 | 87,7 | 12,3 | |||||||||
| 20 | 9,7 | 97,4 | 2,6 | |||||||||
| 4 | 31-63 | 18 | 70 | 0,8 | 0,8 | 99,2 | М 1000 | 10 | F"15" | 2,2 | - | - |
| 60 | 43,1 | 43,9 | 56,1 | |||||||||
| 50 | 27,5 | 71,4 | 28,6 |