Без наращивания производства цемента, перехода на «сухой» метод его изготовления, замены цементов другими типами вяжущих ставится под угрозу реализация программы по доступному жилью.

В Национальном проекте «Доступное и комфортное жилье - гражданам России» поставлена сложная задача - построить в 2010 г. 80 млн. кв. м. жилья. Эти цифры вполне по силам строительному комплексу страны, конечно, если не возникнут трудности с производством и обеспечением строек нужными строительными материалами. А такая проблема существует. Например, сейчас все острее дает о себе знать дефицит российского цемента для нужд строительства. Уже в этом году его понадобится 57 млн. т. А к 2010 г. выпуск цемента надо довести до 90 млн. т., чтобы успешно выполнить поставленные Национальным проектом задачи по вводу запланированного жилья. Но мощности цементных заводов застопорились на 50 млн. т. и продолжают сокращаться.

А все потому, что отечественная цементная промышленность находится в тяжелейшем состоянии. Износ основных производственных фондов достиг 70, а кое-где и 80%. А основной технологический способ производства цемента – «мокрый» (90%). Между тем во всех развитых странах давно перешли на прогрессивный «сухой» метод изготовления этого материала. На наших заводах производительность труда, качество продукции, трудозатраты не соответствуют европейскому уровню. Потому цементная подотрасль сегодня не в состоянии наращивать темпы выпуска цемента и ставит под угрозу срыва президентскую программу по удвоению ввода жилья в России.

Есть ли выход из кризисной ситуации? Конечно. Во-первых, нужны срочные инвестиции для модернизации и увеличения действующих мощностей. И нужен, безусловно, решительный переход на «сухой» метод изготовления цемента. И, конечно, важный путь - замена цемента другими типами бесцементных и малоцементных вяжущих. Об этом почему-то мало говорят, а ведь это очень серьезная проблема, которую надо настойчиво решать. И начинать надо с использования, переработки техногенных отходов. В России только золошлаков накоплено более 1,5 млрд. т. Ежегодно электростанции увеличивают горы отходов на 30 млн. т. К сожалению, всего 10% золошлаков применяется в стройиндустрии и промышленности строительных материалов.

В развитых странах такие отходы называют стратегическим продуктом, поскольку они в большом количестве применяются в строй-индустрии, идут в качестве добавок в бетон, цемент, растворы, используются в изготовлении кирпича, силикатных изделий, в дорожном строительстве. В Западной Европе и Японии, по сути, нет золоотвалов, вся сухая зола поступает в силосы, построенные рядом с главными корпусами ТЭС. Например, в Германии на многих электростанциях емкость силосов составляет 40-60 тыс. т. Строятся небольшие силосы с суточной и двухсуточной емкостью. Из них отбираются пробы для лабораторного анализа золы. Она перемешивается технологическими методами и способом объемного дозирования по фракционному составу, доводится до нормативных требований. После этого зола перегружается в силосы-хранилища.

В Германии функционирует крупнейшая на европейском континенте фирма по использованию зол ТЭС - Bau Mineral - дочерняя фирма энергосистемы. Эта компания - связующее звено между ТЭС и строительной индустрией.

В ФРГ зольная продукция очень ценится, поскольку значительная ее часть направлена на замену цемента. Ее много экспортируется в соседние страны. Для летучей золы обязательно выдается сертификат, если она идет на строительные нужды.

В США даже в законодательном порядке обязывают применять золы ТЭС в бетонах и растворах, в целях не только экономии цемента, но и улучшения их качества. В Польше и других странах широко используются экономические стимулы, способствующие применению золошлаков в стройиндустрии, в изготовлении строительных материалов.

В России к золам ТЭС относятся снисходительно, равнодушно, как к второстепенному, малозначительному сырью. Пренебрежительное к нему отношение обходится государству в копеечку - мы теряем миллиарды рублей в год. В стране отсутствует федеральная комплексная программа по переработке и применению золошлаков ТЭС, которые нужны как цементной промышленности, так и другим подотраслям стройкомплекса. По расчетам ученых, можно реально сэкономить и заменить около 50 процентов цемента от общей его потребности.

В бытность СССР вопросами утилизации и переработки золошлаковых материалов тепловых электростанций, металлургических шлаков и отходов горно-обогатительных комбинатов занимались более 400 научно-исследовательских, конструкторских и технологических организаций.

Сегодня этим важнейшим направлением в экономике страны, по сути, никто не занимается: ни РАО «ЕЭС России», ни Минпромэнерго, ни Минобрнауки, ни Минприроды, которым по статусу положено решать важнейшую проблему использования сухих многопередельных побочных продуктов. Они не хотят брать на себя организационно-координирующую роль в этом крайне выгодном, серьезном деле.

А ведь у нас есть богатый опыт, есть немало ценных научно-технических разработок, около 300 различных технологий переработки золошлаков. Ученые даже разделили все золошлаковые отходы в зависимости от их состава на три группы - это активные, скрыто активные и инертные, распределили их по форме содержания кальция в оксиде: общий, свободный, связанный в сульфаты и входящий в состав конкретных минералов.

К первой группе отнесены отходы сланца, углей Канско-Ачинского бассейна, ангренских углей и некоторых видов торфа. Эти золошлаки характеризуются общим содержанием оксида кальция от 20 до 60 процентов и свободного оксида кальция (пережога) до 30%. Эти побочные продукты сжигания указанных топлив обладают свойствами самостоятельного твердения и могут применяться в качестве самостоятельных вяжущих материалов, конечно, с использованием определенных технологий и минеральных добавок.

Во вторую группу входят золошлаковые отходы с общим содержанием оксида кальция от 5 до 20 процентов, свободного оксида кальция не более 2%. Сюда занесены отходы, полученные от сжигания райчихинского, харанорского и других углей. Использование продуктов этой группы допускается в качестве комплексных вяжущих материалов и активаторов.

Наконец, третья группа. Она включает в себя отходы, полученные от сжигания экибастузских, кузнецких и подмосковных углей. Характеризуются они высоким содержанием оксидов кремния и алюминия. Оксидов кальция и магния у них мало. Свободного оксида кальция, являющегося активизатором процесса твердения, в данной группе может не быть совсем.

И хотя эти материалы не могут быть самостоятельными вяжущими при устройстве дорожных оснований из укрепленных грунтов, но в смесях с цементом или песком и цементом проявляют в процессе твердения гидравлическую активность. С этой точки зрения указанные отходы можно условно отнести ко второй группе, хотя они и не содержат свободного оксида кальция. Введение в смесь 10-процентной золы-уноса сухого отбора при сжигании экибастузского каменного угля позволяет даже при уменьшении количества цемента на 40% получать на 90-й день нормативную прочность. А при добавлении 20% золы можно сократить расход цемента вдвое и получать более высокий показатель прочности.

Одна из наиболее эффективных технологических разработок, позволяющая обеспечить экономию цемента до 30%, основана на использовании золошлаков ТЭС и многотоннажных отходов металлургического производства. Выпуск бетонных и железобетонных изделий и конструкций, сухих растворных и бетонных смесей с применением этих отходов и комплексных минеральных добавок показал высокое их качество. Это позволяет (при определенных условиях) полностью заменять традиционные нерудные строительные материалы искусственными, до предела сокращать тепловлажностную обработку бетонов. А главное - можно организовать производство изделий с минимальным расходом цемента, а при применении высококальциевых зол вовсе отказаться от цемента, значительно улучшить эксплуатационные свойства бетонов и увеличить их долговечность.

Известно, что к отходам металлургического производства относятся и ультрадисперсные отходы ферросплавного производства, а также побочные продукты производства ферросилиция, кристаллического кремния, феррохрома, силикомарганца и циркония. Это тонкодисперсное обработанное сырье металлургического производства в отличие от золошлаков обладает значительно более высокой химической активностью. И это потому, что состоит в основном из ультрадисперсного кремнезема аморфной модификации. Именно она активно взаимодействует с гидрооксидом кальция, выделяющимся в процессе гидратации цемента.

Опыт использования тонкодисперсных отходов металлургии свидетельствует о возможности и высокой эффективности пуццолановой активизации золошлаковых отходов ТЭС. Установлено, что введение в зольный цемент от 5 до 10 процентов тонкодисперсного отхода металлургии совместно с суперпластификатором улучшает технологические свойства бетонной смеси, повышает прочность бетона на 10-20 Мпа даже при содержании в составе цемента золы до 50%. Введение комплексных минеральных добавок обеспечивает экономию цемента от 50 до 100 процентов. При расходе портландцемента менее 100 кг. на кубический метр с комплексными добавками можно получать бетон М75 без тепловлажностной обработки. Это же находка для малоэтажного строительства!

Огромную работу по созданию нового вида вяжущих на основе высокоосновных зол углей Канско-Ачинского месторождения Абаканской ТЭЦ провели ученые Хакасского технического института, Томского архитектурно-строительного университета и специалисты ОАО «Хакасстройматериалы». Здесь построен цех, разработан технологический регламент и организовано производство смешанного малоклинкерного вяжущего (СМВ) М200-М400.

Здесь же производится смешанное безклинкерное вяжущее (СБВ). Оно имеет морозостойкость более 15 циклов и М75-М100. Используется вяжущее в производстве стеновых камней, кладочных и штукатурных растворов, а также низкомарочных бетонов для малоэтажного строительства.

Словом, опыт и научные разработки свидетельствуют, что цемент можно полностью или частично заменять в бетонных и растворных смесях. Но, повторяю, в России на заменители цемента смотрят недоверчиво и равнодушно. А ведь те же золошлаки могут сократить потребление цемента до 50% от его годового объема. Причем без ущерба качеству строительных конструкций.

К сожалению, наши энергетики не перерабатывают золошлаковые отходы в стабилизированный и нормативный продукт, нужный стройкомплексу страны. На большинстве ТЭС отсутствуют силосы на двух- и трехсуточную емкость для усреднения в них физико-химических характеристик золы. Нет и накопительных силосов для хранения и отгрузки золы. У потребителей, как правило, отсутствуют устройства для приемки и ее хранения. Но самое печальное: у нас и в помине нет обязательных государственных технико-экономических, законодательных документов и стимулов на применение зол предприятиями строительства и строительных материалов.

А ведь сухие многопередельные продукты на основе золошлаков должны стать важным источником инвестиций на техническое перевооружение ТЭС, финансовым каналом для покрытия экологических платежей энергопроизводящих предприятий.

На площадках или вблизи ТЭС надо иметь установки, на которых можно производить многопередельные сухие продукты на основе золошлаков с использованием технологий перемешивания, дробления, помола и расфасовки, с высококонкурентной рыночной ценой, в 20-40 раз превышающей отпускную цену ЗШО франко-золоотвал.

Доля транспортных расходов в рыночной цене расфасованного сухого многопередельного золошлакового продукта может снизиться в 20-40 раз по сравнению с долей транспортных затрат в цене ЗШО франкопотребитель.

Кстати, расфасованные сухие многопередельные продукты на основе золошлаков хранятся в складских помещениях втрое дольше, чем цемент, не снижая своих потребительских свойств.

Приведу перечень сухих золошлакопродуктов высокой потребительской стоимости, производимых из ЗШО на многопередельных модульных заводах, устанавливаемых вблизи ТЭС. Это сухие золоклинкерные вяжущие на основе кислых, ультракислых и высокоосновных зол ТЭС, сухие бесклинкерные вяжущие на основе зол КАТЭКа, мелкодисперсный песок на основе рассева золы из форкамер, мелко-, средне- и крупнозернистый песок на основе дробленого шлака, многофракционный щебень на основе дробленого шлака, сухие строительные смеси для растворов различного назначения (кладочные, штукатурные, шпаклевочные, клеевые, гидрофобные, наливные и т. д.), сухие бетонные смеси различного назначения.

Перечисленные продукты можно производить на модульных заводах сухих строительных смесей. Один и них разработан ЗАО «Научно-производственная фирма Строй-прогресс - Новый век» и выпускается предприятием ООО «Стройтехника» в г. Донской Тульской области. Достоинство такого предприятия в том, что есть возможность устанавливать вблизи или на площадках ТЭС «батарею» модульных установок и неограниченно наращивать их мощности.

Ежегодная прибыль энергетиков и строителей только от производства и использования сухих многопередельных золошлакопродуктов в строительстве, по расчетам экономистов, может составить к 2010 г. около 14 млрд. руб., а к 2015 г. - около 27 млрд.

Многие ученые и специалисты предлагают создать в России корпорацию «Энергозолопродукт». В качестве соучредителей могут выступить: РАО «ЕЭС России», крупные ТЭС, энергосистемы, строительные предприятия, использующие золошлакопродукты, и т. д. Задачи и функции ее должны быть вполне определенными. Прежде всего - организация совместной работы с Минприродой, Минпромэнерго, Минобрнаукой, Минсельхозом России, лоббирование через правительство и парламент законодательных документов по стимулированию использования в стране золошлаковых продуктов ТЭС.

Важно поднять на высокий уровень проведение НИР, проектных и конструкторских работ, хорошо наладить маркетинг на рынках России, стран СНГ, дальнего зарубежья, сформировать региональные и межрегиональные рынки сбыта. От нее потребуется немало усилий для создания мощной лизинговой системы на многопередельные установки, развитие сервисных услуг, в частности, по монтажу и наладке оборудования. Она призвана взять на себя разработку технологических регламентов, обучение кадров и т.д.

Короче, к проблеме замены цемента многопередельными сухими золошлакопродуктами надо подходить серьезно, по-государственному. В перечень приоритетов, на мой взгляд, надо ввести направление, касающееся использования техногенных отходов в качестве заменителей цемента и других нерудных строительных материалов. В противном случае уже в 2007 г. мы будем покупать цемент за границей, допустим, в Китае, а китайцы – «рыночники», и цены поставят во много раз превышающие отечественные.

Аналогичная картина может возникнуть и в отношении других материалов и конструкций. Уже появился дефицит щебня, песка, гравия, камня. Надо возрождать, интенсивно развивать промышленность по переработке и использованию побочных продуктов ТЭС, металлургических предприятий, горно-обогатительных комбинатов и других производств. Именно такой путь наиболее прогрессивен, выгоден, через него можно устранить дефицит цемента и других строительных материалов, так необходимых для реализации Национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам России».

Геннадий Денисов,
генеральный директор ЗАО «Научно-производственная фирма «Стройпрогресс - Новый век», доктор технических наук, заслуженный строитель России, лауреат премии Правительства Российской Федерации.

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России».

Newchemistry.ru