Ученые создали технологию производства строительного материала из отходов
Экологичную и экономически выгодную технологию переработки отходов извести и серной кислоты в высококачественный материал для строительства разработал международный коллектив ученых, 13 декабря сообщает пресс-служба Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (НИТУ «МИСИС»).
Получаемый в результате новый материал может быть использован для производства быстротвердеющего, более прочного и влагоустойчивого цемента. Технология изготовления этого материала проста, требует по сравнению с традиционными технологиями значительно меньших материальных затрат, в том числе энергии — всего 40 °C вместо 700–900 °C, необходимых при производстве обычного цемента.
Каждое среднестатистическое предприятие в энергетике, радиоэлектронике и др. производит в среднем до 1000 тонн отходов в год. Для очистки от них сточных вод в системах водоснабжения применяются химические коагулянты на основе железа и алюминия с добавками извести, которая образует осадок.
Эксперт из Белорусского государственного технологического университета (БГТУ) PhD Валентин Романовский пояснил, в чем достоинство предложенного метода:
«Новая технология позволяет производить стройматериалы из локальных отходов. Это делает ее экономически привлекательной для стран, где строительные материалы в дефиците, а расходы на доставку существенно повышают стоимость работы. Предлагаемое решение может быть адаптировано для любых регионов, где применяется известь и коагулянты для водоочистки, что открывает широкие перспективы для его глобального внедрения».
В разработке технологии приняли участие специалисты из БГТУ, НИТУ «МИСИС» и Юго-западного университета науки и технологий в Китае.
Она основана на взаимодействии известкового раствора с отходами серной кислоты, образующимися при производстве полимерных волокон. В результате осадок с известью из систем водоочистки перерабатывается в высокопрочный аналог цемента — ангидрит (CaSO₄) — безводную форму сульфата кальция, что отличает его от гипса, содержащего в своей структуре молекулы воды. Существуют как природная, так и синтетическая форма ангидрита.
Поскольку получаемый цемент имеет недостаточную пластичность, для улучшения прочности на сжатие разработчики добавили в него смесь вяжущего вещества портландцемента, сульфата калия и гидроксида кальция.
Руководитель проекта, директор НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСИС» к. т. н. Дмитрий Московских пояснил:
«Мы нашли способ перерабатывать загрязняющие окружающую среду отходы в прочный строительный материал с чистотой до 99,8%. Из остатков извести мы сделали аналог цемента, который может быть использован для строительства домов, дорог или других объектов. Также отмечу, что побочные продукты, образующиеся на стадии центрифугирования синтетической суспензии ангидрита, могут использоваться в качестве удобрения».
Растворенные соли, которые содержит этот фильтрат, могут служить эффективным микроудобрением, так как способствуют увеличению массы корневой системы и сухой массы растения. В результате процесс получения ангидрита может стать практически безотходным.
Результаты исследования разработчики представили в статье «Высокопрочный ангидритовый цемент на основе известкового раствора, получаемого в процессе водоподготовки: Одностадийный синтез в водной среде, характеристика и технологические параметры» (High Strength Anhydrite Cement Based on Lime Mud From Water Treatment Process: One Step Synthesis in Water Environment, Characterization and Technological Parameters), опубликованной в журнале Engineering Reports (Q2).
Исследователи намерены продолжить работу по совершенствованию предложенной технологии, чтобы повысить производительность и снизить затраты производства, а также адаптировать методику для работы с различными типами отходов, что позволит применять технологию на предприятиях в разных странах.
