Туркменские учёные разработали способ получения серного бетона и полимербетона из газовой серы

Количество просмотров: 682

Группа учёных из Института химии Академии наук Туркменистана (руководитель - кандидат химических наук К.Мовыев) на базе лаборатории химии и технологии природного и гидроминерального сырья (заведующая - кандидат химических наук Л.Атамалова) разработала способ получения серного бетона и полимербетона из газовой серы и отходов промышленной переработки этого вещества.

Новый строительно-дорожный материал представляет собой серно-минеральную композицию, в которую наряду с наполнителями – кварцевым песком, щебнем, доломитом и др. – вносится в качестве вяжущего вещества не цемент, а приготовленное при температуре 145-147 градусов - серное вяжущее – в составе которого модифицированная элементарная сера и отход промышленного производства серной кислоты - кек.

Запатентованный способ, по которому получают композицию, предполагает добавление к полученному сополимеру - серному вяжущему или просто серному цементу небольших доз кека, а затем последовательно - тонкомолотых и грубозернистых - кварцевого песка и других компонентов - наполнителей.

Применение такого метода позволяет ускорить технологический процесс приготовления и формовки серобетона, серополимербетона и образцов промышленных и строительно-дорожных изделий.

Модифицированная сера в бетонах придает материалам высокие эксплуатационные свойства. Полученный композит обладает высокой прочностью, водонепроницаемостью, морозоустойчивостью, термопластичностью, высокой адгезией при эксплуатации в дорожных покрытиях. Полимерные структуры служат и эстетическим целям: улучшают эластичность материалов, делают выразительной их цветовую гамму.

Серобетон, изготовленный туркменскими учеными в лаборатории, кроме перечисленных, обладает и антибактериальными свойствами, устойчив к радиационному облучению, соответствует санитарно-техническим нормам.

Обращение наших ученых к промышленному использованию серы вполне объяснимо. Она служит сырьём для производства серной кислоты на химическом заводе в Туркменабате. И остро стоит вопрос утилизации и рационального использования всего объема серных отходов предприятия. Более того, в последнее годы в стране открыты и введены в разработку ряд крупных по запасам месторождений углеводородного сырья, в котором содержится от 5 до 7 процентов серы, извлекаемой при промышленном производстве нефтепродуктов и товарного газа. Уже сейчас на газовых месторождениях скапливается десятки тысяч тонн газовой серы.

В этом году будут введены в эксплуатацию современные газохимические комплексы в Киянлы и Овадан-депе, где природный газ будет очищаться от серных примесей. Появятся другие предприятия, использующие при переработке газа сероочистку. С увеличением общих масштабов производства нефтепродуктов, газа и производных из них продуктов вырастут и объёмы извлекаемой из них газовой серы. Актуальной остаётся проблематика переработки не утилизируемых отходов сернокислотного производства в Туркменабате.

Уже сейчас в мире производится этого сырья на 10 процентов больше, чем используется. Поэтому во всех серо-производящих странах способ промышленного использования серы - приоритетный и его развитию уделяется особое внимание.

В сфере технических производств ведется интенсивный поиск направлений рационального использования газовой серы. Например, в сфере промышленности строительных материалов ведутся разработки в сфере многотоннажного производства серосодержащих композитных материалов. Объясняется это тем, что сера обладает рядом уникальных физико-механических и химических свойств, что создает неограниченные возможности для его технического применения в сочетании с другими природными материалами, отходами производств, с нефтехимическим сырьем, в строительстве.

В частности, вяжущая способность позволяет использовать её вместо цемента в строительно-дорожных композициях. Важное преимущество технологии получения серополимербетона - отсутствие воды в технологическом процессе, что позволяет проводить работы при отрицательных температурах.

Так называемые «серные цементы» обладают преимуществами перед портландцементом и обычными вяжущими и композитными составами, прежде всего, прочностью и адгезионной способностью, а также износостойкостью. Серный цемент за несколько часов достигает необходимой прочности. Себестоимость его в 1,2-1,5 раза ниже, чем у обычного аналога.

Уникальные по своим техническим характеристикам цементные составы уже созданы в разных странах. В Российской Федерации разработаны ГОСТы на модифицированную серу - продукт химической реакции вещества с ненасыщенными углеводородами нефтехимической переработки с долей серы - 94,5 процента. Продукт предназначен для получения сероасфальта, в котором дорогостоящий битум заменен серным вяжущим. При этом повышается удобоукладываемость асфальтобетонной смеси, её жаро- и износостойкость. Серобетоны могут успешно применяться для фундаментов глубокого заложения с высоким уровнем грунтовых вод, а также для изготовления канализационных и водопроводных колодцев и труб, люков теплотрасс, ёмкостей для утилизации отходов (кислот, солей тяжелых металлов и ядерных отходов с низким уровнем радиоактивности), гидротехнических сооружений, оросительных каналов и сооружений и т.д.

Спектр применения серобетона довольно широк - железобетонные сваи, фундаментные плиты и монолитные фундаменты, ж/д и трамвайные шпалы, дорожные и тротуарные плиты, бордюры, дорожные покрытия и покрытие промышленных полов на химических и пищевых производствах.

По мнению ученых Института химии АНТ, вопрос утилизации и использования серы в стране перспективен, особенно для дорожно-строительных предприятий - основных потребителей минерально-сырьевой продукции. Не случайно туркменские химики работали над технологическими решениями в рамках договора с Государственным концерном «Туркменавтоёллары». К сожалению, сейчас партнёрство приостановлено, хотя применение серы для изготовления серных и сернополимерных вяжущих, пропиточных композиционных составов и добавок в асфальтобетоны более чем актуально. К примеру, при приготовлении сероасфальта 40% дорогостоящего дорожного битума можно заменить модифицированной серой.

В последние годы в стране растёт интенсивность автомобильного движения, соответственно ужесточаются требования к состоянию дорог и повышается потребность в асфальтобетонах с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Ученые Института химии продолжают изучать возможности новых материалов с применением серы. Использование этого вяжущего и модифицирующего компонента в серобитумных композициях рассматривается как наиболее перспективное направление, которое позволит не только увеличить суммарное содержание вяжущего компонента, но и повысить качество смеси.

Использованию модификаторов в производстве серобетонов будет способствовать наличие в стране разнообразного нефтехимического сырья, в том числе фракций ненасыщенных углеводородов крекинга, полукоксования и пиролиза. С их использованием намечено производство полистирольной продукции из стирола, получаемого из этилена и бензола, извлекаемого в больших объемах из прямогонных бензинов на Сейдинском НПЗ и Туркменбашинском КНПЗ.

Для успешного внедрения в производстве новой технологии необходимо создание опытной установки для апробирования условий промышленного производства материалов с применением газовой серы и серных отходов. Экономическая целесообразность их использования в различных отраслях, в том числе промышленности стройматериалов, очевидна.