Красноярский край - один из самых обеспеченных полезными ископаемыми регионов России. Благодаря этому в крае действует огромное количество предприятий и заводов, которые обеспечивают стабильность экономики региона и которые в свою очередь отрицательно влияют на окружающую среду.
Одним из таких предприятий является Ачинский глиноземный комбинат. АГК работает с 1970 года и занимается комплексной переработкой руды. В результате этой переработки в качестве отходов образуется большое количество нефелинового шлама. В настоящий момент отходы комбината практически не используются, а сваливаются в гору, которая с каждым годом увеличивается.
По приблизительным оценкам всего накоплено около 140 млн. тонн нефелинового шлама за пределами города. В лабораторных условиях установлено, что шлам АГК содержит около 80% двухкальциевого силиката, а значит – является гидравлически активным веществом.
В связи с этим можно найти рациональное применение ачинскому нефелиновому шламу, которое положительно скажется на экологии города и будет иметь положительный экономический эффект.
В настоящее время при строительстве автомобильных дорог все чаще применяются основания из грунтов и каменных материалов, которые укреплены различными специальными вяжущими. Это приводит не только к увеличению прочности и долговечности оснований дорог, но и экономически выгодно, путем снижения затрат за счет возможности применения местных грунтов, некондиционных каменных материалов и промышленных отходов, которые заменяют привозные дорогостоящие материалы.
В Сибири и за ее пределами, в связи с дефицитом и высокой стоимостью вяжущих, в строительстве автомобильных дорог стал актуальным поиск и применение местных вяжущих материалов, в том числе отходов и шлаков различных производств, нестандартных отходов материалов.
Таким образом, шлам, получаемый при переработке нефелиновой руды можно использовать для строительства дорожных оснований:
- В качестве заведомо изготовленного вяжущего материала, который можно использовать для укрепления местных грунтов.
- В исходном состоянии, как материал для монолитного основания. При укреплении грунтов можно использовать нефелиновые вяжущие, которые имеют марку 100 и более, прочность при изгибе должна быть более 3 МПа, при сжатии более 10МПа и более 28 суток твердения.
Отходы АГК отвечают данным характеристикам. При выполнении работ с нефелиновым шламом необходимо руководствоваться «Инструкцией по проектированию одежд нежесткого типа» и «Альбомом типовых конструкций дорожных одежд». Для получения вяжущих материалов из нефелиновых отходов необходим совместный помол высушенного шлама и активатора твердения. В строительстве дорог применяют:
- гипсошламовое вяжущее, которое состоит из нефелинового шлама (около 93%), гипсового камня по ГОСТ 4013 около 7%;
- портландцементшламовое вяжущее, состоящее из нефелинового шлама на 85% и портландцемента ГОСТ 10178 на 15%.
При устройстве монолитных дорожных оснований необходимо использовать нефелиновый шлам и минеральные заполнители: крупнообломочные грунты, гравийно- и щебеночно-песчаные смеси и крупные и средние пески.
Таким образом, нефелиновый шлам можно использовать для строительства дорожных оснований под асфальтобетонные и цементобетонные покрытия, а также морозозащитного слоя в районах, которые не имеют требуемых дренирующих материалов.
Таким образом, применение отходов от комплексной переработки нефелиновой руды в строительстве дорог края является актуальным. Запасы шлама АГК огромны, являются вяжущим материалом, который очень прочный, морозостойкий и обладает теплоизолирующим свойством. Это позволяет осуществлять строительство дорог при низких температурах, что в Сибири является очень важным показателем, ввиду длительного зимнего периода.
Отходы АГК пригодны для использования их в качестве материала дорожного основания, так как они обладают способностью омоноличиваться (в момент уплотнения, приобретая плотность на сжатие до 25 МПа и более), быстро твердеть, что приводит к увеличению темпов строительства дорог и повышению их качества. Нефелиновый шлам по сравнению с цементобетонном более трешиностойкий и обладает повышенной девормативностью. Достаточная начальная прочность уплотненного нефелинового шлама и наличие у него анизотропных свойств, позволяет открыть движение транспорта по шламовому основанию после его уплотнения. Основание из нефелинового шлама долговечно и позволяет исправлять неровности (при ошибках укладки), благодаря рыхлению, повторному профилированию и уплотнению.
Рыженков Михаил (2 курс АКОТБ),
руководитель - Е.П. Рыженкова