Количество промышленных отходов, накапливающихся во многих регионах России, ежегодно вызывает озабоченность экологов и специалистов в сфере строительства. Особенно это касается таких веществ, как фторангидрит — побочный продукт производства плавиковой кислоты, которую активно применяют для получения высокочистых металлов, включая алюминий и бериллий, столь необходимые в микроэлектронике и полупроводниковой промышленности.
Проблема накопления фторангидрита и вызовы утилизации
В стране только за один год накапливается до 350 тысяч тонн фторангидрита — материала, с которым сложно справляться традиционными методами утилизации. В основном такие отходы отправляются на специальные полигоны, занимающие все большие территории. Их дальнейшее расширение не только негативно сказывается на экологии, но и лишает потенциально ценные земли нового использования.
Переработка фторангидрита в строительные материалы выглядит наиболее логичным путем для решения острой проблемы. Однако массовое внедрение технологии ограничивает ряд факторов: затруднённая обработка, сравнительно низкая прочность готовых материалов и их длительное твердение.
Инновационный подход ученых Пермского Политеха
Группа исследователей под руководством доцента Степана Леонтьева и при активном участии Андрея Талейко представила эффективное решение данного вопроса. Был разработан уникальный состав сухой строительной смеси, использующий фторангидрит в качестве одного из ключевых компонентов, что обеспечивает отличные технические характеристики конечного продукта.
В частности, в качестве базового материала использовался гипс высокой прочности, куда вводилось 15% фторангидрита. Такой состав, усиленный активаторами — золой-уносом, портландцементом и сульфатом марганца — продемонстрировал значительный прирост прочности. Смесь стала крепче почти на половину, а минимальный коэффициент размягчения в 0,75 гарантирует устойчивость к действию влаги.
Секреты рецептуры: добавки нового поколения
Для достижения выдающихся результатов ученые экспериментировали с новыми добавками, тщательно подбирая их пропорции методом математического моделирования. Суперпластификаторы способствуют оптимальной консистенции раствора и позволяют расходовать меньше воды, сохраняя при этом пластичность и однородность. Специальные пеногасители блокируют формирование пузырьков воздуха, что важно для долговечности покрытия. Замедлители схватывания на основе лимонной кислоты продлевают жизнеспособность смеси, а добавление эфира целлюлозы укрепляет водоудерживающую способность раствора и повышает его пластичность.
Благодаря расчетам, было определено идеальное соотношение компонентов: этим обеспечивается высокая текучесть смеси (260 мм по Суттарду), прекрасная адгезия к бетонным основаниям (более 0,98 МПа) и отличная прочность после 28 суток твердения — вплоть до 22,7 МПа. Зафиксировано полное отсутствие усадки раствора, что соответствует требованиям современных строительных стандартов.
Результаты испытаний и преимущества новой смеси
Комплексные испытания подтвердили, что по своим свойствам новая сухая смесь, разработанная специалистами Пермского Политеха, может конкурировать с лучшими аналогами, представленными на рынке строительных материалов. Более того, за счет использования вторичного сырья — фторангидрита — удается значительно снизить себестоимость продукции без ущерба качеству и эксплуатационным характеристикам.
Возросшая прочность, устойчивость к влаге и отличная пластичность делают такую смесь идеальным выбором для устройства самовыравнивающихся полов — как промежуточных, так и финишных покрытий под любые виды напольных материалов, включая плитку, паркет, ламинат.
Экологический и экономический эффект
Технология, внедренная в Пермском Политехе, открывает перспективу радикального снижения объёмов хранения техногенных отходов. Вместо того чтобы хранить тонны фторангидрита на полигонах, его можно использовать с большой пользой в строительстве, способствуя тем самым бережному отношению к природным ресурсам и минимизации негативного влияния на окружающую среду.
Внедрение такой инновационной смеси на строительный рынок позволит эффективно перерабатывать промышленные отходы, снижая затраты производителей и предоставляя потребителям доступ к долговечным, экологичным материалам.
Будущее за инновациями: вклад Андрея Талейко и Степана Леонтьева
Проект реализован в рамках программы «Приоритет 2030» и уже сегодня привлекает внимание специалистов отрасли. Разработка команды Пермского Политеха, в которую входят Степан Леонтьев и Андрей Талейко, — это яркий пример того, как современные научные изыскания приносят реальную пользу экономике и экологии, вдохновляя на создание новых безопасных технологий будущего.
Перспективы развития подобных решений весьма значительны: они не только решают проблемы утилизации промышленных остатков, но и задают высокую планку для следующего поколения экологически ориентированных строительных материалов. Такой подход гарантирует гармоничное сочетание инноваций, экономии и заботы о будущем планеты.
