Технология получения модифицированных волокон из отходов агропромышленного комплекса для использования при производстве асбестоцементных изделий

Адылов Д. К., Бектурдиев Г. М., Юсупов Ф. М., Ким Р. Н., Институт общей и неорганической химии Академии наук Республики Узбекистан, Ташкент, Узбекистан

По свойствам и химическому составу многие отходы близки к природному сырью для производства строительных материалов и могут служить его полноценными заменителями.

Потребность Узбекистана в асбестоцементных изделиях на 50—55 % удовлетворяется за счет импорта асбеста, который входит в их рецептуру наряду с цементом и водой (возможно использование добавок). Асбестоцементная промышленность относится к материалоемким отраслям: удельный вес сырья в затратах на производство доходит до 70 %. Асбест — канцерогенный материал. Во многих развитых странах ведется целенаправленная интенсивная работа по поиску и внедрению его заменителей (целлюлозных, бумажных, искусственных, минеральных и химических волокон). В последние годы в Западной Европе и США развернулась кампания по запрещению использования асбеста как сырья для производства строительных материалов.

Таким образом, разработка новых технологий получения асбестоцементных изделий с высокими эксплуатационными показателями и пониженным содержанием асбеста в рецептуре — одна из важнейших и приоритетных задач в области строительных материалов.

В условиях Узбекистана в качестве материала, заменяющего асбест, наиболее перспективно использование волокна, полученного из рисовой и пшеничной соломы, которая составляет 20 % от массы товарного риса и пшеницы. В странах, производящих эти продукты, проблема полной ликвидации соломы не решена в силу ряда ее специфических свойств.

Нами предложено частично заменять асбестовое волокно в асбестоцементных материалах целлюлозой, полученной модифицированием рисовой и пшеничной соломы (табл. 1).

Химический анализ показал, что целлюлоза рисовой соломы в основном состоит из α-целлюлозы (до 80 %). Пентозаны, лигнин, легкогидролизующиеся вещества во время обработки остаются в варочных растворах.

Для получения целлюлозных волокон пшеничную солому после варки в водной среде нарезали на короткие соломинки длиной от 6 до 15 мм и пропускали через шнековое мяльное устройство, после чего загружали в химический реактор для варки в кислой среде — 2%-м водном растворе HNO₃. Полученный продукт промывали водой до рН = 7, а затем для придания целлюлозе свойства трудносгораемости подвергали щелочной варке в 5%-м водном растворе Na₂SiO₃.

В табл. 2 приведены характеристики целлюлозного волокна, полученного из пшеничной соломы в лабораторных условиях.

Основные характеристики небеленого пшеничного волокна

Согласно ИК спектрам, целлюлоза из рисовой и пшеничной соломы имеет различную полиморфную структуру (рисунок).

Этот результат подтверждает данные химических анализов о наличии функциональных групп органических соединений и, главное, α-целлюлозы.
Таким образом, разработана технология получения модифицированных волокон целлюлозы из рисовой и пшеничной соломы путем механохимической обработки в кислотной и щелочной средах. По характеристикам полученные волокна аналогичны асбестовым и могут быть использованы для частичной замены асбеста в композиции: цемент, асбест, модифицированные волокна, вода.

Компонент		Количество, %
Целлюлоза		80—82
α-целлюлоза		78—80
Пентозаны		—
Лигнин		0,3—0,5
Зольность		1б—18
Зола
Оксид	железа (III)	0,7—0,9
	кальция	3,б—3,8
	магния	2,1—2,2
	кремния	89—91
	натрия	2,1—2,3
	калия	1,б—1,У

Характеристика	Показатель
Цвет	Серый
Вкус	Нейтральный
Запах	Нейтральный
Влажность, %	3,5
Водоудерживающая способность, %	75
Объемная плотность, г/л	80
Содержание диетического волокна, %	99,5