1.2.2. Цеолитовые минеральные вяжущие вещества

     Пока неизвестно, кто первым предложил получать изделия из минеральных порошков, связанных в прочный камень синтетическими цеолитами. Из ранних работ имеются 2 патента США №№ 3114603, 3119660. Первый выдан Ховеллу П.А. в 1963 г., второй выдан ему же в 1964 г. Сущность изобретений Ховелла заключается в следующем. Из каолина формовали изделия. Сушили, затем прокаливали при 700 0С. Происходило превращение каолина в метакаолин. После этого изделия кипятили в растворе NaОН. В результате получали твердые и прочные изделия.
    
 В СССР в 1959 г. Глуховским В.Д. (Киевский инженерно-строительный институт) была опубликована работа «Грунтосиликаты», в которой автор показал возможность получения и применения нового вида минеральных вяжущих веществ на основе синтетических продуктов, моделирующих природные цеолиты. Позже в 1974 г. Глуховским В.Д. были получены авторские свидетельства СССР № 449894 «Вяжущее» и № 461669 «Грунтоцеолиты».
    
 Позже аналогичные работы выполнялись в США. Минеральное вяжущее под названием «геополимеры» впервые было запатентовано в США в 1976 г.

      Таким образом, была доказана принципиальная возможность замены традиционного вяжущего портландцемента, в котором синтез прочности достигался за счет гидратации кальциевых соединений кремнезема, глинозема, ферритов, на минеральное вяжущее, твердеющее за счет гидратации щелочных алюмосиликатов с получением цеолито-подобных соединений.

      Цементы на основе цеолитов оказались более стойкими и более прочными по сравнению с портландцементом. Достаточно сказать, что шлакощелочные цементы и бетоны на их основе (Проблемная научно-исследовательская лаборатория грунтосиликатов им. В.Д. Глуховского) показывали прочность на сжатие более 1000 кг/см2, в то время как лучшие из портландцементных бетонов едва достигают марки 500.

1.2.3. Золошлаки ТЭЦ и ГРЭС – сырье для производства цеолитового вяжущего

      Золошлаковые отходы тепловых и электрических станций – наиболее массовый техногенный продукт. Ежегодно в мире образуется до 0,6 млрд. тонн золошлаков. В современной России при сжигании в топках тепловых и электрических станций до 420 млн. т в год угля, при средней зольности 19 % (не выгоревшая органика не учитывается) выход золошлаков составляет примерно 80 млн. тонн в год.
  
   В СССР велась последовательная, целенаправленная работа в направлении утилизации золошлаков ТЭЦ и ГРЭС. Этой тематикой занимались сотни академических и научно–исследовательских институтов, а также специализированные организации «Энерготехпром», «ВНИПИТеплопроект», «ВНИИСтром» им. П.П. Будникова, «ВТИ» им. Ф.Э. Дзержинского.
   
  В период с 1970 по 1990 гг. выдано более 1000 авторских свидетельств на изобретения по тематике утилизации золошлаков.

      По данным Центрального статистического управления СССР в 1990 г. из 141 млн. тонн образовавшихся золошлаков 46,8 млн. т (33 %) были утилизированы, из них в производстве строительных материалов – 13,6 млн. т, в строительстве дамб, дорог, теплоизоляционных засыпок и др. – 20,0 млн. т, в сельском хозяйстве для раскисления почв, производстве удобрений – 13,2 млн. т.

      С распадом СССР обстановка в области утилизации золошлаков существенно ухудшилась. На базе аналитических исследований (официальные статистические данные в настоящее время отсутствуют) установлено, что в России из 80 млн. т/год утилизируется менее 10 % , причем предпочтение отдается утилизации шлаков (добавки в керамический кирпич, шлакоблоки, подсыпки при строительстве дорог).

      Таким образом, в России ежегодно образуется до 70 млн. т золошлаков, которые не находят применения, и накапливаются в специальных хранилищах, занимающих территорию в сотни млн. га.

      В странах Западной Европы, в США достаточно распространена технология сухого отбора зол и направления ее на предприятия производства строительных материалов. В России теплоэнергетические предприятия оборудованы в основном «жидким» золоудалением, что существенно затрудняет использование золошлаков. Однако в 80-ые годы прошлого столетия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева разработал новую систему сухого золоудаления для отечественных ТЭЦ и ГРЭС. Аналогичная работа выполнена ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского и рядом других организаций.