ҚОЖ-КҮЛ ҚАЛДЫҚТАРЫН ЦЕМЕНТТІ ЖОЛ ЖАБЫНДАРЫНДА ҚОЛДАНУДЫҢ ИННОВАЦИЯЛЫҚ ТӘСІЛІ

Салтөре Ақерке, Смағұл Дильноза ОПИ-21-1 тобы студенті.

Жетекші: Аппазова Салтанат Маратовна ,«Инжинирингтік технологиялар» кафедрасының аға оқытушысы.

Андатпа
Мақалада жылу электр станцияларының күл-қож қалдықтарын (ЗШО) құрылыс материалдарына айналдыру арқылы оларды кәдеге жаратудың экологиялық және экономикалық тұрғыдан тиімді әдістері қарастырылады. Жоба аясында ЗШО-ны цемент қоспаларына енгізу, жол жабындарын нығайту, тротуар блоктарын өндіру сияқты бағыттар қамтылған. Технологиялық процестер физикалық және химиялық өңдеуді, қалыптау мен сынақ жүргізуді қамтиды. Зерттеу нәтижелері күл-қождың табиғи құрылыс материалдарын ішінара алмастыра алатынын және өнімнің беріктігін арттыратынын көрсетті.
Түйін сөздер: күл-қож, жол құрылысы, цемент қоспасы, қалдықтарды қайта өңдеу, экология, технология.

Аннотация
В статье рассматриваются экологически и экономически эффективные способы утилизации золошлаковых отходов (ЗШО) теплоэлектростанций путем их переработки в строительные материалы. В рамках проекта ЗШО используется как компонент цементных смесей, в укреплении дорожных оснований и производстве тротуарной плитки. Технологический процесс включает физическую и химическую обработку, формование и испытания. Результаты исследований показали, что ЗШО может частично заменить природные материалы и повысить прочность продукции.
Ключевые слова: золошлаковые отходы, дорожное строительство, цементная смесь, переработка отходов, экология, технология.

Annotation
The article discusses environmentally and economically efficient methods for recycling ash and slag waste (ASW) from thermal power plants into construction materials. The project involves the use of ASW as a component in cement mixtures, for strengthening road foundations, and in the production of paving blocks. The technological process includes physical and chemical treatment, molding, and testing. Research results demonstrate that ASW can partially replace natural materials and enhance product durability.
Key words: ash-slag waste, road construction, cement mix, waste recycling, ecology, technology.

СШКӨБ АҚ ЖЭО күл-қож қалдықтарын қайта өңдеу және олардың цемент пен жол жабындысы ретінде қолдану мүмкіндіктері

Зерттеудің өзектілігі мен проблематикасы
Қазақстанның жылу электр станциялары көмірді жағумен қатар жыл сайын ұмытылмас көлемде күл-қож қалдықтарын қалыптастырады – шамамен 17 млн тоннаны (жалпы қор 300 млн тоннаны) құрайды. Бұл қалдықтар арнайы алаңдарға жинақталып, кең жерлерді алып, су мен топырақты токсикалық заттармен ластап жатады. Сонымен бірге, күл-қож салатын алаңдарды реконструкциялау мен күтіп ұстауға 5–12 млрд теңгеге дейін шығын жұмсалады. Сондықтан күл-қожды қайта өңдеп құрылыс материалдарына айналдыру – экологиялық және экономикалық тұрғыдан тиімді шешім болып табылады: қоқыс алаңдарының көлемі қысқарып, олардың мазмұнын сақтауға кететін шығындар айтарлықтай төмендейді.

ЗШО негізіндегі материалдың пайда болуы және оның технологиялық негізі
Күл-қож қалдықтары (ЗШО) – көмірді жандырғанда пайда болатын ұшатын күл мен қабатта қалатын шлактардың қоспасы. Мысалы, Алматы ТЭЦ-2-нің күл-қож қоры шамамен 70% ұшатын күл мен 30% шлак қоспасынан тұратындығы анықталған. ЗШО-ның химиялық құрамы көмір сапасына байланысты өзгеретінімен, әдетте оның құрамында кремний мен алюминий оксидтері басым (мысалы, SiO₂ ~58%, Al₂O₃ ~30%), темір оксиді де едәуір мөлшерде кездеседі. Күл-қождағы аморфты шыны фазасы және микросфералардың болуы оның пуццоландық белсенділігін арттырады: яғни күл-қож табиғи цемент құрамын толықтырып, цементтің орнын алмастыра алатын құрылыс материалы ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Өндірістік процестің кезеңдері
ЗШО-ны пайдалы құрылыс материалына айналдырудың негізгі кезеңдері:
Физикалық өңдеу: Қалдықтарды ірі қоспалардан тазалап, кептіру және ұнтақтау арқылы қажетті гранулометриялық құрам қалыптастырылады. Мысалы, зертханалық талдауларда Барнаул ТЭЦ шлагы арнайы ұнтақтағышпен 2 минут бойы ұнтақталған, нәтижесінде одан нәзік фракция алынғаны көрсетілген.
Химиялық белсендіру: Ұнтақталған қалдықтарға әктас, цемент клинкері немесе натрий гидроксиді (NaOH) сияқты қоспалар қосып, материалдың гидравликалық белсенділігі мен беріктілігін арттырады. Бұл қадам нәтижесінде қоспа цементті қоса алмасқа дейін белсенді болады.
Қалыптау: Дайындалған белсендірілген қоспаны қажетті өнімге (кірпіш, блок, бетон немесе жол жабындыларының тұтқыр материалы) айналдыру. Мысалға, Екібастұз көмірінің күл-қожын 15% қоспа етіп кірпіш дайындап, оны 1000°C-та күйдірген кезде механикалық беріктік көрсеткіші ең жоғарыланғаны байқалған. Алынған құрылыс материалдарын стандарт талаптарына сай келтіру үшін салқындату, ылғалдандыру және беріктік сынақтары жүргізіледі.

Асфальтбетон қабатына енгізу процесі
Күл-қож қалдықтарын асфальт жабындысында пайдалану үшін алдымен оның бір бөлігін арнайы битумдық тұтқыр затқа айналдырады. Бұл үшін күл-қож қоспасы сұйық битуммен мұқият араластырылады. Содан кейін алынған битум–күл-қож тұтқыр зат кәдімгі асфальт қоспасына (агрегатқа) енгізіледі. Зерттеулер битум мен күл-қож қоспасы негізіндегі тұтқыр заттың физика-техникалық қасиеттерінің нормативтік талаптарға сай келетіні мен асфальтбетонның беріктігіне оң әсер беретіні көрсеткен. Яғни, бұл технология асфальтбетон қабатының беріктігі мен қызмет мерзімін арттыруға мүмкіндік береді.

Кәдімгі материалдармен салыстырғандағы артықшылықтар
Экологиялық тиімділік: ЗШО-ны қайта өңдеу қоршаған ортаға қосымша жүктемені азайтады. Қалдықтарды сақтайтын алаңдардың көлемі кішірейіп, улы құрамдар жер мен суға таралуы тежеледі. Сонымен қатар, қайта өңделген қоспалар цемент пен асфальт өндірісінде қажетті шикізаттың орнын толтырып, көмірқышқыл газының эмиссиясын азайтуға септігін тигізеді.
Экономикалық тиімділік: Күл-қожды қайта өңдеу цемент, кірпіш және жол жабындылары өндірісіндегі шикізат импортын азайтады және өндіріс шығындарын төмендетеді. Жиналған қалдықты шығаруға жұмсалатын 5–12 млрд теңге шамасындағы шығындар үнемделеді. Сонымен бірге, қайта өңделген материалдар табиғи балластқа қарағанда арзанырақ болуы ықтимал, бұл жобаның инвестициялық тиімділігін арттырады.
Механикалық беріктік: Зерттеулер күл-қож қоспаларының құрылыс материалдарының беріктігіне жағымды әсер ететінін көрсетеді. Мысалы, қышқылды кірпіш үлгісіне 70% күл-қож енгізілгенде оның сығылу беріктігі 17,7 МПа деңгейіне (М175 маркасы) дейін жеткені байқалған. Жалпы алғанда, асфальтбетонға да күл-қож қоспасын қосқанда ұзақ мерзімді беріктік пен сульфаттық коррозияға төзімділік жоғарылайды.
Климаттық төзімділік: Күл-қож қоспасы қосылған материалдар суыққа төзімді келеді: олар суды аз сіңіріп, тоңған кезде жарық түзілуге кедергі келтіреді. Сонымен қатар, олар жылу өткізгіштігі төмен болғандықтан температура ауытқуларына шыдамды, бұл жол жабындыларының климаттық стресс жағдайларында бұзылуын бәсеңдетеді.

СШКӨБ ЖЭО деректері мен нақты мысалдар
Өндірістік тәжірибеде күл-қожды пайдалану үлгілері де бар. Мысалы, Усть-Каменогорск ТЭЦ-інен алынған 100 тонна күл-қож үлгісі Буктарминск цемент зауытына зертханалық сынаққа жіберілді. Зертханалық талдау қалдықтардың радиациялық қауіпсіздік стандарттарына сай екенін және цемент өндірісінде балшықтың орнына тиімді пайдалануға болатындығын көрсетті. Сонымен бірге, Екібастұз көмірінің қалдықтарымен дайындалған қышқылды кірпіш үлгісіне 15% күл-қож қоспасын енгізу кезінде оның сығылу беріктігі ең жоғары деңгейге жеткені байқалды. Бұл көрсеткіштер күл-қож қоспаларының құрылыс материалдары ретінде сапасын растады.

Инвестициялық тартымдылығы мен масштабталу мүмкіндігі
Қазақстанда күл-қож қалдықтарының айтарлықтай қоры (500 млн тоннадан астам) бар, сондықтан оны қайта өңдейтін технологиялар ірі өндірістік көлемде қолдануға лайықты. Мемлекет «жасыл экономика» мен индустрияландыру саясаты аясында экологиялық жобаларды қаржыландырып, инвесторларды тартады. Күл-қожды қайта өңдейтін өндірістер қоқыс алаңдарын босатып, энергия мен шикізат үнемдеуге мүмкіндік береді, бұл кәсіпорындарды ұзақ мерзімді табыс көзіне айналдырады.

Қорытынды мен болашақ даму перспективалары
Қорытындылай келе, СШКӨБ АҚ ЖЭО күл-қож қалдықтарын қайта өңдеу экологиялық және экономикалық жағынан тиімді екені дәлелденді. Алынған нәтижелер күл-қожды цемент және жол жабындылары өндірісіне енгізу арқылы қоқыс алаңдарын қысқартуға және құрылыс материалдарының сапасын арттыруға болатынын көрсетті. Бұл бағыттағы зерттеулер әлі де ғылыми-кәсіби зертханалық кезеңде болғанымен, тәжірибелік деректер технологияны өнеркәсіптік деңгейде енгізудің қажеттілігін көрсетеді. Сондықтан алдағы уақытта күл-қож қалдықтарын қайта өңдеуді пилоттық жобалар арқылы масштабтау және олардың техникалық–экономикалық тиімділігін кешенді зерттеу маңызды деп есептеледі.


Пайдаланылған әдебиеттер
Жоғарыда келтірілген деректер мен нәтижелер Қазақстандағы жылуэлектр станцияларының (ЖЭС) күл-қож қалдықтарын зерттеу жұмыстары мен тәжірибелік жобалардың қорытындыларына негізделген. Бұл деректер күл-қож қоспаларын цемент және асфальт өндірісінде қайта қолдану мүмкіндігін ғылыми тұрғыдан дәлелдейді.

1. Тау-кен өнеркәсібі кәсіпорындарының техногендік минералдық түзілімдері, оларды пайдалану мүмкіндіктері және геологиялық-экономикалық сипаттамасы (Пайдалы қазбалардың техногендік кен орындары). - Алматы, 2005. - 103с.
2. Кен орындарының техногендік минералдық шикізаты­Қазақстан Республикасының Анықтамалық.- Алматы, 2000. - 122 б.
3. Ресурстар кадастры және қалдықтарды кешенді пайдалану перспективаларыҚазақстанның түсті металлургия өндірістері. - Алматы: Ғылым,1987. -Б.1,-78 б.; Б. 2-186 б.
4. Ресурстар кадастры және кендер мен КХБ кешенді пайдалану перспективалары­Қазақстанның қара металлургия довы. - Алматы: Ғылым, 1989. - 1 бөлім, – 176 б.; 2 бөлім,-216 б.
5. Груздев К.И., Усов Е.Н., Бузинская Н.В. Қазақ КСР-ата үстіңгі қабаттарды пайдалану. - Алматы: ҚазҒЗИ, 1990. - 61с.
6. Париымбетов Б.П. Өнеркәсіптің минералды қалдықтарынан жасалған құрылыс материалдары. - М .: Стройиздат, 1978. - 137с.