II Всеросcийская (Международная) конференция по бетону и железобетону 5-9 сентября 2005г.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА В ОБЛАСТИ ОБРАЩЕНИЯ С ОТХОДАМИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ

Б.В. Гусев, Т.П. Щеблыкина, А.М. Шевцов

Промышленность строительных материалов позволяет использовать широкую гамму промышленных отходов, включая отходы производства и потребления, решая при этом проблемы ресурсосбережения и охраны окружающей среды. Производство бетонных и железобетонных материалов и изделий является одним из наиболее эффективных направлений использования промышленных отходов. Это обусловлено, прежде всего, значительной энергоемкостью технологического процесса, а также и тем, что бетон, как композиционный материал, был и остается на ближайшую перспективу основным представителем среди строительных материалов, так как широкое варьирование видами вяжущих, заполнителей и технологическими параметрами производства позволяет получать материалы с широким диапазоном строительно-технических свойств.

Одной из причин, сдерживающих создание ресурсосберегающих технологий на основе отходов промышленности, является все увеличивающееся эколого-экономическое противоречие между предприятиями, которые производят отходы, и предприятиями строительного комплекса, которые могут при определенных условиях использовать техногенное сырье. Рассмотрим возможность применения методов экологического менеджмента для стимулирования создания ресурсосберегающих технологий при производстве бетона и железобетона на примере золошлаковых отходов ТЭС, использование которых  в строительной индустрии проработано с точки зрения рационального природопользования и характеризуется высокой эффективностью. Это обусловлено следующими факторами:

- образование и накопление отходов происходит в индустриальных центрах России, что предопределяет постоянную потребность в строительных материалах и количество отходов практически неограниченно для применения в строительной индустрии;

- по химическому, гранулометрическому и фазово-минералогическому составу во многом идентичны природному сырью, характеризуются полифункциональностью свойств и способностью к сульфатно-щелочной активации, что в сочетании с эффективными технологическими приемами позволяет достигать различных экономических и технологических эффектов, а также создавать новые виды строительных материалов, практически полностью ориентированных на использование взаимосочетаемых отходов промышленности.

В таблицах 1 и 2  приведены экспериментальные данные, полученные  в НИИЖБе при оценке эффективности применения в технологии изготовления вибропрессованных песчаных бетонов разных классов взаимосочетаемых отходов (отходы ТЭС и отходы металлургического производства), на основе которых может быть получена комплексная минеральная добавка (КМД). КМД может состоять из двух или большего количества отходов, в том числе в сочетании с пластифицирующими добавками, которые, взаимно обогащая и активизируя друг друга, способствуют увеличению суммарного эффекта от применения их в бетоне. В данном случае КМД была получена на основе золошлаковых отходов, отходов металлургического производства в виде микрокремнезёма и суперпластификатора.

Таблица 1

Экспериментальные данные, полученные при подборе состава вибрационного бетона с комплексными минеральными добавками зола+микрокремнезем+портландцемен

Таблица 2

Экспериментальные данные, полученные при подборе состава малоклинкерных песчаных вибропрессованных бетонов в композиции зола+микрокремнезем+портландцемент (нормальное твердение)

В качестве золошлаковых отходов применяли отвальные золы ТЭЦ-22 и Северодвинской ТЭЦ, которые для проведения эксперемент высушивали, а затем просеивали через сито 0,14 . В качестве отхода металлургического производства использовали МК Павлодарского завода с содержанием активного кремнезёма не менее 85%.

В работе использовали портландцемент Белгородского завода М500 и портландцемент элеваторный М400. В качестве мелкого заполнителя использовали песок Сычевского карьера с Мк = 2,5 и мелкий песок с модулем крупности Мк=1,8. Образцы, предназначенные для определения прочности бетона при нормальных условиях твердения, через день после формования раскрывали и помещали в камеру нормального твердения. Образцы, прочность которых определяли после пропаривания,  пропаривались по режиму (3+3+8) ч, то есть медленное остывание при 80°С.

Из представленных данных таблицы 1 четко видно, что предлагаемая КМД позволяет сократить расход портландцемента в высокомарочных бетонах до 300 кг/м³ и при этом повысить прочность образцов бетона после пропаривания на 20%.

В таблице 2 приведены экспериментальные данные по составам и прочности вибропрессованных бетонов низких и средних марок на основе композиции  зола МК-портлендцемент-СПС-3. Из приведенных данных следует, что использование предлагаемой композиции в вибропрессованных бетонах низких и средних марок позволяет получить бетон марки 100 с расходом портландцемента менее 100 кг/м³. Полученные результаты наглядно подтверждают, что использование композиции на основе взаимосочетаемых техногенных отходов, в данном случае (зола-МК-портландцемент- СПС-3) является эффективным направлением в создании малоклинкерных вяжущих и бетонов, а следовательно и ресурсосберегающих технологий при производстве бетонов.

Вместе с тем, необходимо подчеркнуть, что применение золошлаковых отходов в производстве бетонных и железобетонных изделий имеет в определенной степени больше проблем, чем применение их в производстве портландцемента, обжиговых материалов, а также в дорожном строительстве. Это обусловлено тем, что золошлаковые отходы, за редким исключением, не могут практически полностью заменить какой либо из компонентов и их следует рассматривать в качестве самостоятельного компонента, применение которого требует специальной технологической линии, соответствующей требованиям экологической безопасности. Вместе с тем, следует подчеркнуть, что золошлаковые отходы без предварительной подготовки представляют собой отходы, как правило, 4 класса опасности. Обращение с отходами данного вида, к которым относятся многие крупнотоннажные отходы промышленности, с 1992 года должно осуществляться с учетом действующей нормативно-правовой базы, которая по действующему законодательству обязывает платить экологические платежи за размещение их. Вместе с тем, для предприятий цементной промышленности, обжиговых керамических изделий, которые выработали запасы традиционного сырья, золошлаковые отходы используются в качестве вторичного минерального сырья.

Проблему увеличения объемов использования отходов в строительной индустрии можно решить за счет внедрения методов экологического менеджмента. В рамках принятых нормативно-правовых документов в области обращения с отходами производства и потребления заложен основной принцип, что производитель отходов оплачивает все расходы, связанные с размещением и утилизацией отходов, действует принцип — загрязнитель платит за все, а именно, за транспортировку отходов, за покупку талонов на размещение на полигоне, рекультивируемом карьере, при строительстве или отсыпке дорожного объекта. При этом предприятия, размещающие или использующие отходы, должны иметь лицензии на право обращения с опасными отходами, к которым относятся и отходы 4 класса опасности. Кроме того, если отходы размещаются на полигоне или в карьере, то производитель обязан оплатить экологический платеж, составляющий в настоящее время 340 рублей.

Вместе с тем, применение золошлаковых отходов в производстве бетонных и железобетонных изделий имеет в определённой степени больше проблем, чем применение их в производстве портландцемента, обжиговых материалов и изделий, в дорожном строительстве, при благоустройстве территорий. Это обусловлено тем, что золошлаковые отходы, за редким исключением, не могут практически полностью заменить какой-либо из компонентов. При изготовлении строительных растворов, бетонных и железобетонных изделий их следует рассматривать в качестве самостоятельного компонента, применение которого требует специальных складов, трактов подачи, дозаторов, соответствующих требованиям экологической безопасности, то есть специальной технологической линии. При этом необходимо подчеркнуть, что золы сухого отбора имеют повышенное пыление даже по сравнению с цементом, а золошлаковые отходы из отвалов характеризуются переменной влажностью и составом. Это приводит к тому, что в зимнее время отходы смерзаются, весной переходят в вязко-текучее состояние, а летом пылят.

Кроме того, производитель обязан сопровождать каждую партию золы паспортом с указанием основных строительно-технических свойств, а потребитель, в свою очередь, должен осуществлять входной контроль и периодические испытания золы в соответствии с требованиями нормативных документов, аналогично применению традиционных сырьевых. При этом необходимо подчеркнуть, что в условиях значительной неоднородности  строительно-технических и потребительских свойств, совокупный интегральных эффект от применения золы определяется не только её свойствами, но и сочетанием их с качеством исходного сырья, видом и маркой бетона.

Это требует создания специальной системы входного контроля качества золошлаковых отходов и технологической линии для хранения и введения их в технологический процесс производства. То есть организация производства бетонных и железобетонных изделий с применением золошлаковых отходов требует существенных капитальных затрат, которые многие предприятия не могут себе позволить.

Вместе с тем, следует подчеркнуть, что золошлаковые отходы без предварительной подготовки представляют собой отходы, как правило, 4 класса опасности. Обращение с отходами данного вида с 1992 года должно осуществляться с учетом действующей нормативно-правовой базы в области обращения с отходами, которая  обязывает платить экологические платежи при размещении их на золоотвале  в соответствии с ПП344.

Вместе с тем, для предприятий цементной промышленности, обжиговых керамических изделий, которые выработали запасы традиционного сырья, золошлаковые отходы следует рассматривать не как отходы, а как золошлаковые материалы, представляющие вторичное минеральное сырьё.

Именно по этой причине, предприятия строительной индустрии (Подольский , Щуровский цементные заводы, Карасевский, Тучковский, Софринский кирпичные заводы) покупают золошлаковые материалы и оплачивают транспортные расходы по их доставке на предприятия. Вместе с тем, уровень использования золошлаковых отходов в течение последних десяти лет практически не меняется, что можно объяснить значительными технологическими трудностями предприятий строительной индустрии при использовании отходов переменного состава и качества. При этом предприятия строительной индустрии расположены либо практически рядом с ТЭЦ-22, либо на небольшом расстоянии.

Проблему увеличения объемов использования отходов в строительной индустрии можно решить за счёт внедрения методов экологического менеджмента в рамках принятых и действующих нормативно-законодательных документов.

 В рамках принятых нормативно-правовых документов в области обращения с отходами производства и потребления заложен основной принцип, что производитель отходов оплачивает все расходы, связанные с размещением и утилизацией отходов.

Российская инженерная академия по договору с Люблинским литейно-механическим заводом-филиалом ОАО РЖД выполнила работу по созданию эколого-экономически эффективной системы обращения с твердыми отходами литейного производства.

В результате выполнения данной работы было установлено следующее.

Производитель отходов несет полную ответственность за размещение отходов и действует принцип – загрязнитель платит за всё, а именно,  за транспортировку отходов к месту размещения, за покупку талонов на размещение на полигоне, рекультивируемом карьере, а также за использование их при строительстве или отсыпке дорожного объекта. При этом предприятия, размещающие или использующие отходы, должны иметь лицензии на право обращения с опасными отходами, к которым относятся и отходы 4 класса опасности.

Кроме того, если отходы размещаются на полигоне, то производитель обязан оплатить экологический платёж, составляющий в настоящее время 340 рублей. Экологические платежи приравнены в настоящее время к налогам и просто снимаются со счетов предприятия и поступают в бюджет. Следует подчеркнуть, что стоимость талонов на размещение отходов на полигонах, транспортные расходы и экологические платежи постоянно увеличиваются, превышая официально существующую инфляцию.

Кроме того, по данным специалистов Департамента природопользования Москвы, размещение отходов на полигонах и рекультивации карьеров имеет ограниченные возможности, так как через три года лимит на размещение отходов в Московской области будет полностью исчерпан.

Вместе с тем, в результате выполненных комплексных исследований было установлено, что твёрдые отходы литейного производства по эколого-гигиеническим и строительно-техническим свойствам могут быть использованы на предприятии строительной индустрии в качестве микронаполнителя или мелкого песка. При этом использование отходов может осуществляться по двум направлениям.

Твердые отходы литейного производства без предварительной подготовки, содержащие комки и микровключения металла, предлагаются на предприятия строительной индустрии с целью их утилизации. В этом случае предприятие, которое будет использовать отходы данного вида должно получить лицензию на право  обращения с отходами, пройти экологическую экспертизу и принимать твердые отходы литейного производства за определённую плату, оказывая природоохранную услугу по аналогии с карьером и полигоном. При этом транспортные расходы также оплачивает предприятие, которое сдаёт отходы.

Возможен и другой вариант вторичного использования отходов. Предприятие внедряет ряд технологических приемов и получает кремнеземистый компонент на основе твёрдых отходов литейного производства. Данный материал будет представлять не отход, а вторичное сырьё, которое соответствует необходимым требованиям по стабильности свойств и  иметь всю необходимую документацию. В этом случае, предприятие, на котором образуется это сырьё, будет продавать его предприятиям строительной индустрии, которые в свою очередь должны оплачивать транспортные расходы, но полностью свободны относительно получения лицензии на право обращения с отходами, так как используют не отход, а вторичное сырье.

На основе вышеизложенного следует, что на предприятия строительной индустрии, использующие отходы промышленности, должны распространяться все те же условия по приему отходов, которые на сегодня действуют для полигонов и карьеров, оказывающих природоохранные услуги по приему отходов.

Следует подчеркнуть, что использование отходов в строительной индустрии значительно эффективнее с точки зрения охраны окружающей среды. Снижается нагрузка на полигоны и уменьшается риск вторичного загрязнения окружающей среды. Это обусловлено тем, что исключается непосредственный контакт отходов с окружающей средой, а производимые материалы и изделия с использованием отходов соответствуют требованиям эколого-гигиенической безопасности, так как цементный камень и бетон являются детоксикантами для многих вредных ингредиентов, включая даже и золы от мусоросжигания, содержащие диоксины. При таком подходе к использованию отходов в промышленной индустрии будут инвестироваться либо технологии переработки отходов с целью получения вторичного сырья, либо создание наукоёмких технологий производства строительных материалов с использованием отходов. При этом предприятия строительной индустрии выступают участниками рынка экологических работ, товаров и услуг и характеризуются как предприятия, производящие ресурсосберегающую технологию и природосберегающую продукцию.

По вышеописанному принципу в Московской области работает природоохранное предприятие ООО «АЛИТ М», которое обеспечивает сбор, доставку и  переработку промышленных отходов и отходов производства и потребления на  цементные заводы и предприятия строительной индустрии, в том числе: гальванические шламы, нефтешламы, синтетические и минеральные отработанные масла, отходы СОЖ и смесей нефтепродуктов, отходы органических растворителей, древесные  отходы, текстиль загрязнённый, осадки очистных сооружений ливнестоков и от моек машин, замазученные грунты.

Наряду с приведённым перечнем отходов, принимаемых экологическим предприятием ООО «АЛИТ М» в производстве цемента возможно использование следующих видов отходов: граншлаки цветной металлургии и фосфорного производства, нефелиновые шламы, золошлаковые отходы, пиритные огарки, пыли и шламы газоочисток, сульфатосодержащие отходы литейного производства, технические лигносульфонаты и другие ПАВ. При этом следует подчеркнуть, что данное предприятие не имеет налоговых и иных льгот, а смогло организовать свою деятельность, используя действующее законодательство в сфере обращения с отходами, используя главный аргумент, что загрязнитель обязан оплачивать все расходы по утилизации его отходов.

На основе вышеизложенного одним из возможных стимулов для увеличения объемов использования золошлаковых отходов в строительной индустрии является реализация действующего законодательства в сфере обращения с отходами.

Если золошлаковые материалы являются отходом и не могут быть использованы без специальной подготовки, то предприятия энергетического комплекса, заинтересованные в утилизации своих отходов, должны предлагать предприятиям строительной индустрии использовать их на платной основе, оплачивая при этом и транспортные расходы по доставке их на предприятие. В этом случае, заводы строительной индустрии, будут заинтересованы в оказании природоохранных услуг и получении качественной и конкурентно способной продукции с использованием золы.

При этом, получаемая готовая продукция (строительные растворы, сухие смеси, тонкомолотые вяжущие, ячеистые бетоны, стеновые камни, фундаментные блоки и прочие виды бетонных и железобетонных изделий и конструкций), в которых применение золошлаковых отходов будет легализовано, будет экологически чистой, так как производство её будет осуществляться с учетом требований экологической безопасности на всех этапах технологического процесса, а получаемая продукция будет испытываться на соответствие требованиям эколого-гигиенической  безопасности в соответствии с Методическими указаниями МУ2.1.674-97.

Предлагаемый подход к использованию золошлаковых материалов позволит значительно увеличить количество отходов, вовлекаемых в хозяйственный оборот, а также внедрить принципы рационального природопользования в рамках действующего законодательства и вывести из тени существующие ресурсосберегающие технологии производства бетонных железобетонных изделий с применением промышленных отходов или техногенного минерального сырья.

Еще статьи:

1. Отходы должны приносить пользу
2. Вторая жизнь отходов, или давайте сделаем мир чище.
3. II Всеросcийская (Международная) конференция по бетону и железобетону 5-9 сентября 2005г.
4. Утилизация промышленных отходов - сохраним экологию планеты!
5. Промышленные отходы и экологическая эволюция