За счет использования отвальных отходов горнодобывающих и огнеупорных производств можно изготовить качественный и недорогой аналог самому популярному на данный момент строительному материалу - портландцементу.
Этот материал известен среди строителей под названием «магнезиальное вяжущее». Разработкой и усовершенствованием технологий его производства занимается аспирант кафедры «Строительные материалы и изделия» Архитектурно-строительного института ЮУрГУ Галина Аверина. Основное направление её исследований – рациональное природопользование. Молодой ученый вдохновилась этой темой ещё будучи студенткой третьего курса специалитета, посещая занятия по предмету «Безотходные технологии». На своих лекциях преподаватель, профессор Арихитектурно-строительного Института Владимир Васильевич Спасибожко подробно и увлекательно рассказывал о том, какими способами можно продуктивно утилизировать отходы различных промышленных производств.
Горнодобывающая промышленность является одной из важнейших сфер развития экономики нашей страны и вместе с тем – одним из главных производителей многотонных невостребованных отходных отвалов. Например, отвалов с высоким содержанием магния, пригодных для производства строительных материалов по разрабатываемым технологиям, на сегодняшний день насчитывается порядка 4 млн. тыс. тонн по данным государственного баланса РФ.
«В год экологии можно сказать, что наши исследования особенно актуальны. Мы с моим научным руководителем - доктором технических наук Людмилой Яковлевной Крамар стараемся уделять повышению экологической эффективности производства строительных материалов особое значение. Используя отходы в качестве сырьевых материалов, мы сможем добиться ликвидации уже существующих отвалов горнодобывающих производств. Внедрение разрабатываемых нами технологий в качестве дополнительных производственных линий на горнодобывающих предприятиях, позволят сделать их практически безотходными», – говорит Галина Фёдоровна.
Магнезиальные вяжущие вещества представляют собой тонкомолотый порошок оксида магния, получаемый обжигом высокомагнезиальных горных пород. Ученый поясняет, что такие вяжущие являются достаточно перспективным предметом научных исследований, так как их потенциал огромен и до сих пор не используется в полной мере.
Галина Аверина планирует вовлечь в производство максимально возможное количество отходов горнодобывающих и огнеупорных предприятий, повышая популярность магнезиальных вяжущих для потребителей, а также постепенно расширяя номенклатуру изделий на их основе:
«Магнезиальное вяжущее получить довольно просто. Достаточно подвергнуть сырьевую породу обжигу при низких температурах. Представьте: у нас есть отвал, который представляет собой сплошные низкосортные магнезиальные породы. Они не годятся для производства огнеупорных материалов, потому как помимо основного минерала (карбоната магния) содержат большое количество посторонних примесей. В нашем случае эти примеси практически не мешают. Только небольшой процент примесных минералов может отрицательно повлиять на качество магнезиальных вяжущих, но мы уже научились ликвидировать их вредоносное влияние рядом технологических приемов», – объясняет Галина Аверина.
В итоге получается хороший материал, который, как надеется Галина Фёдоровна, когда-нибудь сможет заменить портландцемент, или, по крайней мере, уверенно разделить с ним рыночную нишу, ведь на его основе точно также можно производить тяжелые бетоны, листовые отделочные материалы, ячеистые бетоны, сухие строительные смеси и многое другое.
Основное преимущество магнезиальных вяжущих на данный момент – это их невысокая стоимость. Во-первых, за счет использования отходов в качестве сырья. Во-вторых, за счет значительно более низкой энергоемкости производства. Для обжига магнезиальных пород достаточно температуры в интервале 650-800ºС, тогда как обжиг портландцемента требует не менее 1300ºС, а, следовательно, и большее количество топлива.
В прошлом году Галина Аверина выиграла конкурс «Научная перспектива», который проводился в ЮУрГУ в рамках Проекта 5-100. Она получила грант на разработку пенобетонов на основе магнезиального вяжущего:
«На данный момент такого материала на рынке строительных материалов нет, мы вполне можем быть первыми. Сейчас пенобетон делают на основе цемента и извести. Пенобетоны, на основе магнезиальных вяжущих не требуют тепловой обработки, следовательно, наш продукт будет значительно дешевле. Кроме того, как и любые другие изделия на основе магнезиальных вяжущих, он будет обладать более качественными характеристиками: быстрым набором прочности и высокими ее показателями, износостойкостью, высокой экологической эффективностью», – поясняет Галина Фёдоровна.
У молодого ученого уже имеется ряд публикаций на данную тему в международных научных журналах, которые индексируются в базах данных Scopus и Web of Science.
«Я считаю, что необходимость иметь такие публикации действительно поможет ученым нашего университета быстрее вступать в мировое научное сообщество. Качественные научные исследования и разработки, опубликованные под эгидой нашего вуза, надеюсь, будут способствовать повышению его престижа, как среди отечественных, так и среди зарубежных высших учебных заведений» – говорит Галина Аверина.
В планах исследователя – защита кандидаткой диссертации, а также внедрение собственных разработок в производство.