Строительство. Стройматериалы

Строительные материалы и изделия

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Принципы выбора и использования сырья

Технология - наука о процессах и способах переработки используемых сырьевых продуктов. Химическая технология -наука о методах и процессах химической переработки сырья в строительные материалы и изделия. Основными элементами технологий являются сырье, энергия и аппаратура. Эти элементы тесно взаимосвязаны и обусловлены экономикой, состоянием и уровнем развития научно-технического потенциала. При достигнутом на сегодняшний день уровне развития промышленности круг сырьевых материалов практически неограничен.

В качестве сырья для производства многочисленных разновидностей строительных материалов используют исходные вещества или смеси различных веществ (сырьевые смеси). Наиболее широко применяется природное сырье. Следует отметить, что относительно легкодоступные запасы природного сырья, чаще всего представленного веществами стабильной кристаллической структуры (огнеупорные глины - кристаллогидраты, известняки, кварц, некоторые изверженные горные породы), добываемого современными техническими средствами, находятся в ряде стран СНГ под угрозой исчерпания. Добывать сырье становится все труднее, поэтому приходится решать эти проблемы за счет увеличения расхода энергии, разработки менее богатых месторождений, усложнения технологической переработки сырья путем его обогащения и т. д.

Частично решить эту задачу позволит использование горных пород нестабильной кристаллической структуры, обладающих значительным резервом кинетической энергии. К ним относится аморфизованный кремнезем: трепелы, опоки, диатомиты, туфы, стекловидные породы - базальты, обсидианы, перлиты. Целесообразность их использования заключается в том, что эти вещества, содержащие значительную часть нерастраченной кинетической энергии, позволяют перерабатывать их в общественно полезный продукт с гораздо меньшими материальными и энергетическими затратами.

Из органических природных видов сырья в производстве строительных материалов используют каменные и бурые угли, нефть, растительные вещества, торф и другие, как правило, неоднородные по своему составу и с содержанием различных соединений углерода вещества, запасы которых также ограничены.

В Республике Беларусь затраты на импорт минеральных и топливных ресурсов значительно превышают показатели экспорта. Активизация промышленного производства и рост инвестиций предопределяют увеличение потребностей в минеральных ресурсах как местного производства, так и импортируемых из стран ближнего и дальнего зарубежья. Вместе с тем высокая степень зависимости важнейших отраслей промышленности от импорта сырья и топлива отрицательно влияет на сальдо торгового баланса и общее состояние экономики страны. Поэтому наращивание доли участия в производстве местных сырьевых и топливных ресурсов, увеличение их экспорта и постепенное вытеснение импортируемых сырьевых материалов является важной задачей. Выполнение ее осложнено тем, что по отдельным видам минерального сырья степень освоенности разведанных месторождений достаточно высока и существенный прирост добычи полезных ископаемых на их базе проблематичен. Например, хозяйственная освоенность балансовых запасов полезных ископаемых Беларуси по состоянию на 1998-2000 гг. составляет: по нефти и газовому конденсату - 86,5 %; сырью для цементной промышленности - 73,0; строительному камню - 55,2; доломиту - 100; кварцевому песку для производства стекла - 40,1; тугоплавким глинам для керамических изделий - 90,7 %. Таким образом, разведанные и вовлеченные в хозяйственное использование местные минеральные ресурсы не могут в полной мере обеспечить потребности страны и радикально снизить объемы материалов, импортируемых из стран СНГ и дальнего зарубежья.

Проблема обеспеченности сырьем промышленности строительных материалов по-прежнему является актуальной для экономического комплекса страны. Если предприятия по выпуску цемента, извести, строительного песка, камня и щебня находятся в более или менее благоприятном положении и на ближайшие 10 лет обеспечены сырьем, то заводы по производству керамического кирпича в Беларуси уже много лет испытывают его существенную нехватку. Почти 30 % предприятий (по данным БелНИГРИ) по производству керамического кирпича не обеспечены сырьем, около 20 заводов в последние годы прекратили выпуск продукции. В этой связи необходимо уже сейчас заботиться об обеспечении действующих предприятий резервными сырьевыми базами, а также готовить сырьевые ресурсы для создания новых производственных мощностей.

Ввиду затруднений с природным сырьем и постоянно возрастающим загрязнением окружающей среды всевозможными отходами других отраслей промышленности для производства строительных материалов все более широко используют побочные продукты от других производств: шлаки металлургических производств, золы от сжигания каменного угля и кокса используют в производстве минеральной ваты, ячеистых бетонов, керамических изделий; отходы горно-обогатительных комбинатов — в производстве керамических и теплоизоляционных материалов; древесную стружку и опилки, костру - в производстве отделочных и теплоизоляционных материалов и изделий. При этом промышленные отходы зачастую представлены веществом в аморфном или субмикроскопическом состоянии и являются носителями избыточной кинетической энергии, которая аккумулирована и зафиксирована в них в процессе производства основного продукта.

Таким образом, главными критериями выбора сырья должны быть его распространенность и энергетическое состояние.

Важным критерием степени пригодности сырья является его химический состав. При допустимых колебаниях от требуемого состав сырья можно корректировать добавками, что и практикуется повсеместно на производстве. Регулируя или выбирая сырье с заданным химическим составом, мы тем самым управляем свойствами конечного продукта. В большей степени это относится к побочным продуктам, например металлургическим шлакам. Из-за незавершенности процессов кристаллизации последние подвержены самораспаду с превращением твердого вещества в порошок.

Выбор сырья определяется уровнем знания возможностей технологии, а выбор оптимального варианта переработки зависит от вида сырья. Например, вибротехнология предопределяет получение ячеистых бетонов на основе газобетонов, а пенобетон получают по несколько отличной технологии с использованием другого набора исходных компонентов; в зависимости от агрегатного состояния стекла (твердый гранулят или растворимое стекло) технология его переработки и составы сырьевых композиций будут различны. Правильный подбор сырья должен сокращать производственный цикл.

При производстве строительных материалов следует стремиться использовать сырье, допускающее повторную переработку при браке, или отходы после сепарации в виде обрезков, боя и т. д. Так, при производстве изделий из ячеистого бетона образующийся отход - так называемая «горбуша» - утилизируется путем его возврата в бетоносмеситель, обрезки минераловатных изделий и «корольки» идут на переплавку, а термопластичные отходы нужно использовать при производстве изделий из пластмасс.

Таким образом, можно назвать следующие основные принципы выбора и использования сырья в производстве строительных материалов и изделий:

•          достаточность и комплексное использование сырья;

•          наибольшее соответствие производству требуемой продукции и принимаемой технологии переработки сырья;

•          получение продукта с требуемыми показателями качества;

•          максимальное энергосодержание сырьевых веществ, обусловленное их нестабильным или метастабильным состоянием;

•          способствование максимальному сокращению длительности производственного цикла и созданию безотходных технологий, а также разработке энергосберегающих технологий и сохранению экологического равновесия.

Если существует возможность выбора сырья, то ее нужно реализовать на основе вариантных проработок с учетом приведенных факторов.