Современное развитие науки и техники неизбежно воздействует на окружающую среду, взаимодействие человека и природы особо остро проявляется в экологических проблемах горнодобывающей промышленности. В процессе добычи полезных ископаемых при подготовительных или очистных работах выделяются пустые породы, которые направляются в отвалы. Ученые Южно-Уральского государственного университета решают проблему утилизации таких отходов, содержащих магний, используя их в качестве сырья для производства магнезиального бетона.
Отходы в качестве строительного сырья
Егор Лазаревич, студент Архитектурно-строительного института ЮУрГУ, исследует возможность использования отходных отвалов комбината ОАО «Групп Магнезит» (г. Сатка) для производства тяжелого магнезиального бетона. Научный руководитель — Александр Орлов, заведующий кафедрой архитектурно-строительных материалов и изделий Архитектурно-строительного института ЮУрГУ.
«Комбинат "Магнезит" — крупнейший в мире производитель высокостойких огнеупоров на основе природного магнезитового сырья, предприятие с полным технологическим циклом. К сожалению, отвалы, образовавшиеся в ходе его работы, загрязняют окружающую среду. Наша идея состоит в том, чтобы использовать этот невостребованный материал и одновременно приносить пользу экологии», — рассказывает Егор Лазаревич.
Отходы, образованные при разработке месторождений полезных ископаемых, являются перспективным сырьем для производства широкого ассортимента высококачественных строительных материалов. Использование их в данной области позволит не только снизить экологическую нагрузку на окружающую среду, создавать «зеленые» горнодобывающие предприятия, но также выпускать качественную, конкурентоспособную продукцию.
Все компоненты бетона из одного материала
«Изначально у нас была идея, что можно использовать один материал для всех компонентов бетонной смеси. Вероятность получения отличных результатов на заполнителях из одного материала повышала минералогическая схожесть компонентов. Конечно, мы провели изучение различных заполнителей, но в ходе исследования стало понятно, что оптимальным будет именно такой состав, который к тому же не требует дополнительных материалов», — поясняет студент ЮУрГУ.
Изделия на основе магнезиальных вяжущих обладают быстрым набором прочности без тепловой обработки и ее высокими показателями, высокой технологичностью, стойкостью к действию нефтепродуктов, грибков, бактерий, низкой истираемостью. Но технология производства классического тяжелого бетона на основе магнезиального вяжущего до сих пор не проработана. Поэтому в сравнении с наиболее потребляемым на данный момент вяжущим — портландцементом и различными его разновидностями — потребление магнезиальных вяжущих довольно невелико.
«Мы хотим подвести данный материал к тому уровню, когда с ним можно будет работать более широкому спектру людей, — продолжает Егор Лазаревич. — Сейчас, в ходе экспериментов, мы стараемся выяснить все плюсы и минусы этого материала, с чем придется столкнуться при производстве. Наша задача — вывести магнезиальный бетон на рынок. Первый образец уже успешно прошел испытания в нашей лаборатории».
Ученые Южно-Уральского государственного университета рассчитывают, что разработка данной технологии производства позволит существенно расширить область применения магнезиальных вяжущих в строительстве, что в свою очередь приведет к росту его популярности в целом и значительно ускорит процесс переработки отвалов магнезиальных производств.
Решение проблем и планы на производство
«Мы планируем, что в будущем на одном предприятии из одного и того же материала можно будет производить полный спектр необходимых компонентов. Из доломитового щебня путем помола и обжига можно получить магнезиальное вяжущее, а дроблением сырой породы производить мелкий и крупный заполнители. Конечно, чтобы реализовать такую идею, нужны большие финансовые вложения. Но в конечном итоге само производство будет экономически выгодно и полезно для экологической обстановки в Челябинской области», — подчёркивает Егор Лазаревич.
Проведенные исследования будут представлены Егором Лазаревичем на защите выпускной квалификационной работы и, возможно, в дальнейшем станут темой исследования в магистратуре. Предварительные результаты исследования будут опубликованы в майском номере журнала «Вестник ЮУрГУ. Серия "Строительство"». Окончательные результаты исследования планируется доложить на грядущей конференции «Строительство, архитектура и техносферная безопасность» с последующей публикацией доклада в сборнике, индексируемом в наукометрической базе Scopus.