Сырье для изготовления строительных материалов. Природные строительные материалы и сырьё для их производства

В Беларуси этот вид минерального сырья представлен много­численными и разнообразными месторождениями песков и песчано- гравийных смесей, глин, карбонатных пород, гипса, а также естествен­ного строительного камня. Несмотря на относительную дешевизну этого вида сырья, его значение в современной экономике страны труд­но переоценить.

Пески имеют широкое распространение в Беларуси. Месторож­дения песков приурочены к четвертичной толще, реже - к отложениям палеогена и неогена. Они, как правило, водно-ледникового и озерно- аллювиального происхождения; на юге страны залегают также пески эолового генезиса. Пески используются как в естественном состоянии, так и после обогащения для производства бетонов, строительных растворов, в стекольной промышленности и литейном производстве.

Сырьевая база строительных и силикатных песков включает около 80 месторождений (общие запасы около 350 млн м 3), расположенных по всей территории страны. Пески залегают на повер­хности или близко к ней в виде линзовидных или пластообразных залежей различных размеров. Мощность отдельных залежей дости­гает 15 м. Месторождения строительных песков приурочены к озам, зандровым равнинам, террасам рек. Разрабатывается более 35 место­рождений. Ежегодная добыча составляет 7-8 млн м 3 .

Залежи формовочных песков выявлены в Жлобинском (место­рождение Четверня) и Добрушском (Ленино) районах Гомельской об­ласти. Месторождение Четверня эксплуатируется Жлобинским карьероуправлением, а Ленино - Гомельским горнообогатительным ком­бинатом. Ежегодно добывается около 0,6 млн м 3 формовочных песков.

Месторождения стекольных песков разведаны в Гомельской (Лоевское) и Брестской (Городное) областях. Их общие запасы 15 млн м 3 . Стекольные пески пригодны для получения оконного и тар­ного стекла.

Песчано-гравийные смеси связаны с моренными, реже аллю­виальными отложениями. Залежи песчано-гравийного материала ши­роко распространены в северной и центральной частях Беларуси. По размерам они обычно небольшие (до 50 га). Мощность продуктивной толщи от 1-3 до 10-20 м. Гранулометрический состав непостоянный. Содержание основных компонентов варьирует следующим образом: галька - от 0 до 55 %, гравий - от 5-10 до 75, песок - от 5-10 до 75, глинистые частицы - до 5-7 %. Разведано 136 месторождений с об­щими запасами более 700 млн м 3 ; эксплуатируется 82 месторождения. Ежегодно добывается около 3 млн м 3 песчано-гравийных материалов. Они применяются, в основном, для приготовления бетонов и строи­тельных растворов.

Глины являются сырьевой базой для производства грубой ке­рамики, легких заполнителей, а также используются в качестве важ­нейшего компонента при изготовлении различных типов цемента. Месторождения легкоплавких глин связаны, в основном, с четвертич­ными отложениями, тугоплавких - с олигоценовыми и плиоценовы­ми образованиями, распространенными на юге Беларуси.

Разведано более 210 месторождений легкоплавких глин с об­щими запасами около 200 млн м 3 . Разрабатывается более 110 место­рождений, ежегодно добывается 2,5-3,5 млн м 3 сырья. Разведано так­же 9 месторождений для производства аглопорита и керамзита с общими запасами около 60 млн м 3 . Из них эксплуатируется 6 место­рождений (добыча 0,6 млн м 3). Запасы глинистых пород для цемент­ного производства - более 110 млн м 3 .

Сырьевая база тугоплавких глин насчитывает 6 месторождений с общими запасами по категориям A+B+Cj более 50 млн м 3 . Место­рождения представлены пластообразными залежами мощностью от 1,5 до 15 м. Глубина их залегания не превышает 7-8 м. Ежегодная добы­ча тугоплавких глин составляет 0,4-1 млн м 3 .

Группа промышленно ценных глинистых пород Беларуси вклю­чает также каолины, выявленные в пределах Микашевичско-Житкович- ского выступа кристаллического фундамента. Они представляют собой продукты выветривания гранитогнейсов и гнейсов. Каолины, как пра­вило, светло-серые и белые, слюдистые, с примесью гидрослюды и монтмориллонита. Выявлено 4 месторождения. Залежи плащеобразные, их средняя мощность 10 м, глубина залегания изменяется от 13 до 35 м. Прогнозные ресурсы оцениваются почти в 27 млн т. Каолины содержат повышенные количества красящих оксидов железа. Они пригодны для производства фарфоровых и фаянсовых изделий, не требующих высо­кой белизны, а также для изготовления шамотных изделий.

Карбонатные породы, используемые, в основном, для про­изводства цемента и извести, представлены писчим мелом и мерге­лями, залегающими в толще позднемелового возраста. Они находятся как в коренном залегании, так и в ледниковых отторженцах. На пло­щадях их неглубокого залегания, главным образом, в Кричевском, Климовичском, Костюковичском и Чериковском районах Могилев- ской области, Волковысском и Гродненском районах Гродненской об­ласти разведан целый ряд месторождений. Одни из них (например, Кричевское) представлены писчим мелом, другие (Коммунарское) - мергелем, третьи (Каменка) - мергелем и писчим мелом. Мощность продуктивной толщи на месторождениях варьирует от 10-20 до 50 м при глубине залегания кровли от 1 до 25 м. Содержание СаСО 3 ко­леблется от 65 % в мергелях до 98 % в писчем мелу.

Сырьевая база цементной промышленности включает 15 мес­торождений с общими запасами карбонатных пород по категориям A+B+Cj 720 млн т. Разрабатывается 8 месторождений, на базе которых действуют РУП «Волковыскцементошифер» и «Кричевцементошифер», а также Белорусский цементный завод, осваивающий запасы мергелей Коммунарского месторождения. Цементная промышленность Белару­си обеспечена карбонатным сырьем на длительную перспективу.

Сырьевая база производства извести основана на использова­нии писчего мела. В стране числится 33 месторождения этого полез­ного ископаемого с общими запасами по категориям A+B+C j около 210 млн т. Эксплуатируется 6 месторождений.

Гипс в платформенном чехле на территории Беларуси известен давно; он встречается в виде пластов, слоев, прослоев, прожилков и гнезд в средне-, верхнедевонских и нижнепермских отложениях. Срав­нительно неглубоко залегающие (167-460 м) мощные пласты гипса вы­явлены среди отложений фаменского яруса верхнего девона на западе Припятского прогиба. Они приурочены к приподнятому блоку кристал­лического фундамента и образуют Бриневское месторождение гипса. Здесь установлено до 14 пластов гипса, которые объединены в четыре горизонта. Мощность гипсовых горизонтов колеблется от 1-3 до 46 м. В разрезе нижнего из них наблюдаются мощные линзы гипсово-ангид- ритовой и ангидритовой породы. Содержание гипса в продуктивных пластах изменяется от 37 до 95 %. Запасы гипса по категориям ^+С 2 составляют 340 млн т, ангидрита - 140 млн т. Имеется возможность организовать добычу 1 млн т гипса в год.

Естественный строительный камень на территории Белару­си представлен разнообразными породами кристаллического фунда­мента (граниты, гранодиориты, диориты, мигматиты и др.). В Брест­ской области разведаны два месторождения строительного камня (Микашевичи и Ситница), в Гомельской - месторождение строитель­ного камня (Глушкевичи, участок Крестьянская Нива) и месторожде­ние облицовочных материалов (Карьер Надежды). Наиболее крупным из них является месторождение Микашевичи. Строительный камень здесь залегает на глубине от 8 до 41м. Полезное ископаемое представ­лено диоритами, гранодиоритами и гранитами. Первоначальные за­пасы камня по категориям A+B+C j составляли 168 млн м 3 . Месторож­дение эксплуатируется открытым способом; глубина карьера около 120 м. Разрабатывается также месторождение Глушкевичи. На место­рождении Микашевичи годовая добыча камня составляет около 3,5 млн м 3 , производство щебня - 5,5 млн м 3 , на месторождении Глуш­кевичи - 0,1 млн м 3 и 0,2 млн м 3 соответственно.

На месторождении облицовочного камня Карьер Надежды про­дуктивная толща представлена серыми и темно-серыми мигматитами, обладающими хорошими декоративными свойствами. Глубина зале­гания полезного ископаемого - от нескольких десятков сантиметров до 7 м; запасы сырья здесь 3,3 млн м 3 .

В стране имеются перспективы увеличения объемов добычи строительного камня за счет строительства второго предприятия на базе месторождения Микашевичи, а также расширения объемов до­бычи облицовочных материалов на месторождении Карьер Надеж­ды. Отдельные виды естественного строительного камня могут быть использованы для каменного литья и производства минеральных во­локон. В этом отношении особенно интересны метадиабазы Мика- шевичского месторождения.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

ВВЕДЕНИЕ В ГЕОЛОГИЮ БЕЛАРУСИ

А А Махнач... ВВЕДЕНИЕ В ГЕОЛОГИЮ БЕЛАРУСИ... МИНСК Махнач А А Введение в геологию Беларуси А А Махнач Науч ред А В Матвеев Мн Ин т геол наук НАН Беларуси с ISBN...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

I. ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ
В истории геологического изучения территории Беларуси мож­но выделить три основных этапа: (1) начало XIX-начало ХХвв.; (2) начало XX в. - 1941 г.; (3) с 1945 г. по настоящее время .

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ
Территория Беларуси расположена на западе древней Восточ­но-Европейской платформы. Геологическое строение таких платформ двухъярусное. Здесь на кристаллическом фундаменте, сложенном ме­таморфически

I. ГРАНУЛИТОВЫЙ КОМПЛЕКС
Образования гранулитового комплекса распространены не ме­нее чем на 50 % площади Беларуси. Слагающие его породы метамор- физованы в условиях гранулитовой фации (t=700-780 °С, Р=6-9 кбар) и считаютс

АМФИБОЛИТ-ГНЕЙСОВЫЙ КОМПЛЕКС
К образованиям комплекса отнесены широко распространен­ные на территории Беларуси толщи гнейсов умеренно кислого и среднего состава с горизонтами амфиболитов. Областям развития ам­фиболит-гнейсовог

АМФИБОЛИТ-ГНЕЙСО-СЛАНЦЕВЫЙ КОМПЛЕКС
Комплекс имеет локальное распространение в центральной ча­сти Беларуси. Здесь многочисленными буровыми скважинами вскры­ты разнообразные по составу плагиогнейсы, микрогнейсы, сланцы, амфиболиты и к

СЛАНЦЕВЫЙ КОМПЛЕКС
Этот комплекс ограниченно распространен в пределах Мика- шевичско-Житковичского выступа кристаллического фундамента в центральной части Осницко-Микашевичского вулканоплутоническо- го пояса. Отличит

I. ЭНДЕРБИТ-ЧАРНОКИТОВЫЙ КОМПЛЕКС
Породы комплекса распространены в западной части Бела­руси, где тесно ассоциируют с основными метаморфическими по­родами (кристаллическими сланцами) щучинской серии и рудьмян- ской толщи, образуя в

БЛАСТОМИЛОНИТОВЫЙ КОМПЛЕКС
В кристаллическом фундаменте Беларуси довольно широко распространены бластомилониты - гнейсовидные породы, возник­шие в результате рассланцевания, милонитизации и одновременной перекристаллизации м

S.2. КОМПЛЕКСЫ ПОРОД ОСНОВНОГО СОСТАВА
Березовский комплекс залегает в центральной части Белорус­ско-Прибалтийского гранулитового пояса среди основных кристалли­ческих сланцев щучинской серии. Представлен он среднезернистыми метаморфизо

S.3. КОМПЛЕКСЫ ПОРОД СРЕДНЕГО СОСТАВА
Микашевичский комплекс развит в южной части Беларуси и представлен крупными (до 120 км в поперечнике) массивами, близко расположенными друг от друга. Массивы сложены практически непрерывной серией

S.4. КОМПЛЕКСЫ ПОРОД КИСЛОГО СОСТАВА
Осмоловский комплекс включает крупнозернистые биотито- вые, амфиболовые, иногда гиперстенсодержащие плагиоклаз-ортокла- зовые граниты и монцодиориты, распространенные в пределах Бело­русско-Прибалт

I. НИЖНЕРИФЕЙСКАЯ, СРЕДНЕРИФЕЙСКАЯ И ВЕРХНЕРИФЕЙСКАЯ ЭРАТЕМЫ
В рифее Беларуси (рис.5) установлены образования всех трех эратем (табл. 2) . Образования нижнерифейской эратемы на территории Бела­руси имеют ограниченное распространение. В их со

ВЕНДСКАЯ СИСТЕМА
Отложения вендской системы представлены осадочными (мор­скими, континентальными, ледниковыми), вулканогенными и вулка- ногенно-осадочными породами . Вендские образования рас­пространены поч

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА 7.I. КЕМБРИЙСКАЯ СИСТЕМА
Кембрийские отложения занимают крайние северо-западную (склоны Белорусской антеклизы и Балтийской синеклизы) и юго-за­падную (Подлясско-Брестская впадина) части территории Беларуси (рис. 6) и предс

ОРДОВИКСКАЯ СИСТЕМА
Ордовикские отложения, как и кембрийские, распространены в крайних северо-западной и юго-западной частях территории Беларуси (рис. 7). На северо-западе страны (склоны Белорусской антеклизы и Балтий

СИЛУРИЙСКАЯ СИСТЕМА
Отложения силура, как и ордовика, имеют крайне ограничен­ное площадное распространение на территории Беларуси - на юго- западе и северо-западе (рис. 9). Наиболее полные и мощные разрезы силура уста

ДЕВОНСКАЯ СИСТЕМА
Девонские образования широко распространены на территории Беларуси - в Оршанской впадине, Припятском прогибе (и в Припятс- ком грабене, и на Северо-Припятском плече), на Латвийской, Жлобин­ской и Б

S. КАМЕННОУГОЛЬНАЯ СИСТЕМА (КАРБОН)
Отложения каменноугольной системы имеют гораздо меньшее развитие на территории Беларуси, чем девонские . Они за­легают в двух удаленных друг от друга районах страны - на юго-вос­токе (Пр

ПЕРМСКАЯ СИСТЕМА
Пермские отложения распространены на трех разобщенных площадях территории Беларуси: на юго-востоке (Припятский про­гиб и Брагинско-Лоевская седловина), на юго-западе (Подлясско- Брестская впадина)

МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА 8.I. ТРИАСОВАЯ СИСТЕМА
Триасовые отложения распространены на юго-востоке Беларуси (Припятский прогиб и Брагинско-Лоевская седловина) и на ее юго- западе (Подлясско-Брестская впадина) (рис. 17) . В юго-вос­точном

ЮРСКАЯ СИСТЕМА
Отложения юрской системы распространены в (а) юго-восточ­ных, восточных и (б) юго-западных, западных районах Беларуси (рис. 19). Они залегают в Припятском прогибе, на Брагинско-Лоевс- кой и Жлобинс

МЕЛОВАЯ СИСТЕМА
Отложения меловой системы распространены на всей южной половине территории Беларуси (рис. 21). Они залегают трансгрессивно на разновозрастных породах - от верхнеюрских до архейских, пере­крываются

КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА 9.I. ПАЛЕОГЕНОВАЯ СИСТЕМА
Отложения палеогена широко распространены в пределах юж­ной половины территории Беларуси (рис. 23). Они залегают под об­разованиями квартера, а местами неогена, на юго-востоке по долинам Днепра и н

НЕОГЕНОВАЯ СИСТЕМА
Неогеновые отложения Беларуси залегают многочисленными пятнами преимущественно южнее линии Гродно - Новогрудок - Минск - Быхов (рис. 25). Это, главным образом, терригенные образо­вания, накопившиес

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СИСТЕМА (KBAPTEP, АНТРОПОГЕН)
Отложения четвертичной системы на территории Беларуси сплошным чехлом покрывают образования более древних геологичес­ких систем (см. рис. 3). Мощность отложений колеблется от несколь­ких до 300 мет

ЗЕМНАЯ КОРА И ВЕРХНЯЯ МАНТИЯ
Информация о глубинном строении земной коры и верхней мантии территории Беларуси получена на основании, главным обра­зом, геофизических (гравиметрических, магнитометрических, сейсми­ческих) данных.

СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ФУНДАМЕНТА
В кристаллическом фундаменте Беларуси выделены три круп­ных структурно-вещественных мегакомплекса, каждый из которых отвечает определенной стадии развития земной коры региона . Это чарнокит

СТРОЕНИЕ ПЛАТФОРМЕННОГО ЧЕХЛА 12.1. СТРУКТУРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ И ЭТАЖИ
В составе платформенного чехла территории Беларуси выде­ляется несколько вертикальных, последовательно сменяющих друг друга в разрезе структурных комплексов, каждый из которых имеет свою пространст

ОСНОВНЫЕ СОВРЕМЕННЫЕ СТРУКТУРЫ
Важнейшей структурной поверхностью, положение которой определяет современную тектонику чехла территории Беларуси, яв­ляется граница чехла и фундамента. Анализ характера структурных поверхностей, ле

РАННЕАРХЕЙСКИЙ, ПОЗДНЕАРХЕЙСКИЙ И РАННЕПРОТЕРОЗОЙСКИЙ ЭОНЫ
История геологического развития территории Беларуси на про­тяжении раннеархейского, позднеархейского и раннепротерозойско- го эонов - это история формирования кристаллического фундамента. В связи с

ПОЗДНЕПРОТЕРОЗОЙСКИЙ ЭОН
В позднем протерозое начал формироваться чехол платформы. Первые образования чехла, приуроченные к отдельным понижениям фундамента, датируются ранним рифеем. Это вулканогенные поро­ды и сильно изме

IS. ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРА 15.1. КЕМБРИЙСКИЙ ПЕРИОД
В «дотрилобитовое» (балтийское) время раннекембрийской эпохи географическое положение области осадконакопления мало из­менилось по сравнению с валдайским временем позднего венда. Се­диментация была

ОРДОВИКСКИЙ ПЕРИОД
В начале ордовика после длительного перерыва на территорию Беларуси опять наступило море. Как и в кембрийский период, оно пришло двумя языками с запада, которые, вероятно, периодически со­единялись

СИЛУРИЙСКИЙ ПЕРИОД
В этот период условия осадконакопления на территории Бе­ларуси были близки к таковым в ордовике. Продолжалась мелко­водная морская карбонатная седиментация в крайних западных районах страны. Вместе

ДЕВОНСКИЙ ПЕРИОД
Девон - наиболее изученный из всех периодов палеозойской эры на территории Беларуси. Это связано с большим практическим значением накопившихся в это время образований (калийные и камен­ная соли, не

КАМЕННОУГОЛЬНЫЙ ПЕРИОД
Начиная с раннекаменноугольной эпохи, территория При­пятского прогиба вступила в стадию пострифтовой синеклизы. Скорости погружения территории в каменноугольный период (0-27 м/млн лет) стали горазд

ПЕРМСКИЙ ПЕРИОД
Раннепермская эпоха на территории Беларуси началась морской трансгрессией из Днепровско-Донецкого прогиба. В ассельский век море временами достигало центральной части Припятского прогиба. Осадко- н

МЕЗОЗОЙСКАЯ ЭРА 16.1. ТРИАСОВЫЙ ПЕРИОД
В раннетриасовую эпоху прогибание и осадконакопление про­исходили на юго-востоке Беларуси (Припятский прогиб и Брагинско- Лоевская седловина) и на ее юго-западе (Подлясско-Брестская впади­на). Боль

ЮРСКИЙ ПЕРИОД
На протяжении всей раннеюрской эпохи территория Белару­си была сушей и подвергалась размыву. В среднеюрскую эпоху осадконакопление возобновилось. Оно было обусловлено формированием крупней

МЕЛОВОЙ ПЕРИОД
В валанжинский век раннего мела на территорию Беларуси проникло море с востока. Оно захватило очень незначительную пло­щадь в восточной части Припятского прогиба, на Брагинско-Лоевской седловине и

КАЙНОЗОЙСКАЯ ЭРА 17.1. ПАЛЕОГЕНОВЫЙ ПЕРИОД
Палеоценовая эпоха на территории Беларуси началась дли­тельным перерывом в осадконакоплении. Происходили размыв и карстование верхнемеловых карбонатных отложений с образованием коры выветривания (т

НЕОГЕНОВЫЙ ПЕРИОД
Осадконакопление в неогеновый период происходило в юж­ной половине территории Беларуси. Здесь в начале миоценовой эпохи располагалась низменная аллювиальная равнина с периоди­чески заболачивавшимис

ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ ПЕРИОД
История развития территории Беларуси в четвертичный пери­од делится на три этапа: предледниковый, ледниковый и послеледни­ковый. Первые два соответствуют плейстоценовой эпохе, последний - голоценов

ГОРЮЧИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
В Припятском прогибе открыто 64 месторождения нефти. Их поиски и разведка осуществлялись с 1952 г., разработка - с 1965 г. На этих месторождениях - 185 залежей нефти, из них 183 - в девонских отлож

Светлогорск
Речмца Ю1 Каменец

ХИМИЧЕСКОЕ И АГРОХИМИЧЕСКОЕ СЫРЬЕ
Важное место в минерально-сырьевой базе страны занимают полезные ископаемые, представляющие собой сырье для использова­ния в химической промышленности и в производстве сельскохозяй­ственных удобрен

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
В Беларуси известны рудопроявления и месторождения черных, цветных, редких и благородных металлов, приуроченные преимуще­ственно к кристаллическому фундаменту. Так, в нем выявлены месторож

ЯНТАРЬ И ДРУГИЕ ПОДЕЛОЧНЫЕ КАМНИ
Находки янтаря на территории Беларуси известны давно. По­давляющее большинство их приурочено к юго-западу страны, в основном, к территории Брестского Полесья. Выявлены два этажа янтареносности: ниж

ПРЕСНЫЕ, МИНЕРАЛЬНЫЕ И ТЕРМАЛЬНЫЕ ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
Беларусь обладает значительными ресурсами пресных и мине­ральных подземных вод. Пресные подземные воды связаны с межморенными отложе­ниями антропогеновой толщи, палеогеновыми, верхнемеловы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Настоящая книга заканчивается главой о полезных ископаемых. Тем самым отражена главная конечная цель изучения недр - поиски и разведка месторождений минерального сырья. Эта цель и сегодня актуальна

Администрация городского округа Самара
АМОУ ВПО Самарская академия государственного и муниципального управления

Экономический факультет
Кафедра Кадастра и геоинформационных технологий

Контрольная работа
по дисциплине: «Материаловедение»
на тему: «Сырье для производства керамических строительных материалов»

Cамаpа, 2013
Cодеpжание
Введение………………………………………………..…… ……….…..…….….3
I. Общие сведения и сырье для производства керамических строительных материалов………………… ………………………………………………………..4
II. Образование глинистых материалов и их химико – минералогические составы…………………………………………………………… ………………….6
2.1 Основные минеральные составляющие глин………………………………. 7
2.2 Примеси…………………………………………………………… …………..8
2.3 Химический состав глин…………………… ………………………………...9

3.1 Гранулометрический состав глин………………………………………….12
3.2 Технологические свойства глин……………………………………………13
3.3 Классификация глинистого сырья для керамической продукции………20
Список используемой литературы………………………………………….…. 24
Приложения…………………………………………………… ………………....25

Введение
В данной, контрольной работе, на тему: «Керамические строительные материалы» рассмотрим:

общие сведения и сырье для производства керамических строительных материалов;
образование глинистых материалов и их химико – минералогические составы;
технологические свойства глинистых материалов.

Керамическое производство относится к числу наиболее древних на земле. Наличие легкодоступного материала – глины – обусловило раннее и практически повсеместное развитие ремесла.
Керамическое производство зародилось в доисторическое время после того, как человек научился получать и использовать огонь. Человек увидел, что с помощью тепла можно сохранить форму предметов, вылепленных из глины, и сделать их непроницаемыми для воды. Скоро заметили, что все глины имеют различные свойства и что для изготовления определенных продуктов следует использовать различные глины.
Керамические строительные материалы полностью отвечают требованиям долговечности и обладают высокими архитектурно – художественным качествам. Они стойки в агрессивных средах, атмосфероустойчивы и морозостойки.
Керамические изделия находят самое различное применение во многих отраслях народного хозяйства и в быту. Они используются как строительные материалы – кирпич, черепица, облицовочные плитки для стен и полов, канализационные трубы, различные санитарно – технические изделия. Посуда из фарфора и фаянса остается до настоящего времени наиболее распространенной и широко используемой.

I. Общие сведения и сырье для производства керамических строительных материалов
Керамическими называют искусственные каменные материалы, получаемые обжигом сырца, отформованного из глинистых пород. Керамические материалы, применяемые с древнейших времен, обладают многими достоинствами: сырье для них широко распространено в природе; сырцу можно придать любую форму; обожженные изделия прочны и долговечны. К недостаткам керамических материалов относятся: возможность изготовления изделий лишь относительно небольших размеров; большой расход топлива на обжиг; трудность механизации работ при возведении конструкций из керамических материалов.
В зависимости от пористости керамические материалы делят на пористые с водопоглощением более 5% и плотные с водопоглощением менее 5%. Как плотные, так и пористые материалы могут относиться к грубой керамике, характеризующейся окрашенным черепком, или к тонкой керамике, характеризующейся белым и однородным в изломе черепком. В строительстве шире применяют грубую керамику. Независимо от пористости и цвета черепка керамические материалы могут быть неглазурованными и глазурованными. Глазурь - это стекловидный слой, нанесенный на поверхность материала и закрепленный на нем при обжиге. Глазурь имеет высокую плотность и химическую стойкость.
В зависимости от области применения в строительстве керамические материалы делят на следующие группы:
стеновые - кирпич глиняный обыкновенный, пустотелый и пористо-пустотелый пластического формования, полнотелый и пустотелый полусухого прессования, камни пустотелые пластического формования;
камни пустотелые для часторебристых перекрытий, для армокерамических балок, камни для накатов;
для облицовки фасадов зданий - кирпич и камни лицевые, ковровая керамика, плитки фасадные малогабаритные, плиты фасадные и подоконные сливы;
для внутренней облицовки зданий - плитки для облицовки стен, встроенные детали, плитки для полов;
кровельные - глиняная черепица рядовая, коньковая, разжелобчатая концевая и специальная;
трубы керамические - канализационные и дренажные;
материалы специального назначения - кирпич лекальный камни для канализационных сооружений, санитарно-техническая и высокопористая теплоизоляционная керамика, кислотоупорные изделия (кирпичи, плитки, фасонные детали и трубы), огнеупорные изделия (кирпичи, фасонные плитки и детали).
По сложившейся традиции, пористые изделия грубозернистого строения из глинистых масс называют грубой керамикой, а изделия плотные тонкозернистого строения, СА спекшимся черепком, водонепроницаемые, типа плиток для полов называют тонкой строительной керамикой.
В производстве строительной керамики применяют, в основном, способы пластического формирования и полусухого прессования, и значительно реже литье в гипсовые формы (изделия санитарно – технического назначения).
Многие ученые считают, что основную прочность спекшимся керамическим материалам сообщает муллит. Муллит 3Al 2 O 3 ? 2SiO 2 образует игловидные, призматичексие или волокнистые кристаллы с ясно различимой совершенной спайностью.
Состав муллита долгое время является предметом дискуссий, в результате которых исследователи пришли к мнению, что состав муллита колеблется от 2Al 2 O 3 ? SiO 2 до 3Al 2 O 3 ? 2SiO 2 .
Минерал может давать сростки и скопления (прил. А). Примеси Fe 2 O 3 и TiO 2 вызывают появление плеохризма в желтоватых и голубоватых тонах. Плотность муллита 3,03 г/см 3 . Размер кристаллов муллита разнообразен: от 2 до 5?10 -6 м, в шамоте – до 10 мм по длине в муллитовых изделиях. Входит также в состав фарфора.

II. Образование глинистых материалов и их химико – минералогические составы
Глина - тонкодисперсный продукт разложения и выветривания самых различных горных пород (преобладающий размер частиц - менее 0,01 мм) - способны образовывать с водой пластичную массу, которая сохраняет придаваемую ей форму, а после сушки и обжига приобретает камнеподобные свойства.
В зависимости от геологических условий образования глины разделяются на остаточные или первичные (элювиальные), образовавшиеся непосредственно на месте залегания материнской породы, и осадочные или вторичные, образовавшиеся путем переноса и переотложения водой, ветром или ледниками в новое место. Как правило, элювиальные глины низкого качества, в них сохраняются материнские породы, часто они засорены гидроксидами железа и обычно малопластичны.
Вторичные глины разделяются на делювиальные, перенесенные дождевыми или снеговыми водами, ледниковые и лессовые, перенесенные соответственно ледниками и ветром. Делювиальные глины характеризуются слоистыми напластованиями, большой неоднородностью состава и засоренностью различными примесями. Ледниковые глины обычно залегают линзами и сильно засорены посторонними включениями (от крупных валунов до мелкой щебенки). Наиболее однородны лессовые глины. Они характеризуются высокой дисперсностью и пористым строением.
Глинистые породы (глины, суглинки, аргиллиты, алевролиты, сланцы и другие), используемые в качестве сырья для производства керамических кирпичей и камней, должны соответствовать требованиям ОСТ 21-78-88 (срок действия до 01.01.96г.), а классификация сырья приведена в ГОСТ 9169-75*.
Пригодность глины для кирпича определяют, исходя из минерально-петрографической характеристики, химического состава, показателей технологических свойств и рациональной характеристики.
2.1 Основные минеральные составляющие глин: каолинит, монтмориллонит, гидрослюды (иллит).
Каолинит (Al 2 O 3 ? 2SiO 2 ? 2Н 2 О) - имеет относительно плотное строение кристаллической решетки со сравнительно небольшим межплоскостным расстоянием 7,2 A. Поэтому каолинит не способен присоединять и прочно удерживать большое количество воды, и при сушке глины с большим содержанием каолинита сравнительно свободно и быстро отдают присоединенную воду. Размер частиц каолинита 0,003 - 0,001 мм. Основные разновидности каолинитовой группы - каолинит, диккит, накрит. Каолинит наиболее распространен. Каолинит мало чувствителен к сушке и обжигу, слабо набухает в воде и обладает небольшой адсорбционной способностью и пластичностью.
Монтмориллонит - (Al 2 O 3 ?2SiO 2 ?2Н 2 О? nН 2 О) (прил. Б) - имеет слабую связь между пакетами, так как расстояние между ними сравнительно велико - 9,6-21,4 A, и оно может возрастать под воздействием вклинивающихся молекул воды. Иначе говоря, кристаллическая решетка монтмориллонита является подвижной (разбухающей). Поэтому монтмориллонитовые глины способны интенсивно поглощать большое количество воды, прочно ее удерживать и трудно отдавать при сушке, а также сильно набухать при увлажнении с увеличением в объеме до 16 раз. Размеры частиц монтмориллонита много меньше 1 мк (<0,001мм). Эти глины имеют наиболее высокую дисперсность среди всех глинистых минералов, наибольшую набухаемость, пластичность, связность и высокую чувствительность к сушке и обжигу.
Основными представителями монтмориллонитовой группы являются: монтмориллонит, нонтронит, бейделит.
Галлуазит - Al 2 O 3 ? 2SiO 2 ? 4Н 2 О - включает галлуазит, ферригаллуазит и метагаллуазит, является частым спутником в каолинитах и каолинитовых глинах. Галлуазит по сравнению с каолинитом обладает большей дисперсностью, пластичностью и адсорбционной способностью.
Гидрослюды - (иллит, гидромусковит, глауконит и др.) являются продуктом разной степени гидратации слюд. В значительных количествах они встречаются в легкоплавких глинах и в небольших количествах в огнеупорных и тугоплавких глинах.
Иллит (гидрослюда) - K 2 O ? MgO ? 4Al 2 O 3 ? 7SiO 2 ? 2Н 2 О - является продуктом многолетней гидратации слюд, и ее кристаллическая решетка сходна с монтмориллонитом. Гидрослюды по интенсивности связи с водой занимают среднее положение между каолинитом и монтмориллонитом. Размеры частиц гидрослюды порядка 1 мк (~0,001мм).
2.2 Примеси.
Кроме глинистых компонентов, в состав глинистых пород входят различные примеси, которые разделяются на кварцевые, карбонатные, железистые, органические и щелочные окислы.
Кварцевые примеси встречаются в глине в виде кварцевого песка и пыли. Они отощают глину и ухудшают ее пластичность и формовочные свойства, хотя крупный кварцевый песок улучшает сушильные свойства глин, а мелкий – ухудшает их. В то же время, кварцевые примеси ухудшают обжиговые свойства, понижая трещиностойкость обожженных изделий при их охлаждении, снижают прочность и морозостойкость.
Карбонатные примеси встречаются в глинах в 3-х структурных формах: в виде тонкодисперсных равномерно распределенных пылеватых частиц, рыхлых и мучнистых примазок и в виде плотных каменистых частиц.
Тонкодисперсные карбонатные примеси, разлагаясь при обжиге по реакции СаСО 3 =СаО + СО 2 , способствуют формированию пористого черепка и снижению его прочности. Эти мелкие включения не являются вредными для стеновой керамики. Рыхлые примазки и скопления при механической переработке глины легко разрушаются на более мелкие и не снижают существенно качество изделий.
Наиболее вредными и опасными являются каменистые карбонатные включения размером более 1 мм, так как после обжига керамики эти включения остаются в черепке в виде обожженной извести, которая в последующем при присоединении влаги из атмосферы или, например, при увлажнении обожженных изделий переходит в гидроокись кальция по схеме
СаО + Н 2 О = Са (ОН) 2 + Q (тепло).
Учитывая, что объем гидроокиси по сравнению с СаО увеличивается более чем в четыре раза, в черепке возникают значительные внутренние напряжения, вызывающие образование трещин. В случае, если этих включений много, возможно полное разрушение керамического изделия.
Железистые примеси окрашивают керамику в разные цвета: от светло-коричневого до темно-красного и даже черного. Органические примеси при обжиге выгорают, они существенно влияют на сушку изделия, так как вызывают большую усадку, что приводит к образованию трещин.
2.3 Химический состав глин.
Содержание основных химических составляющих в глинистой породе оценивают по количественному содержанию диоксида кремния, в том числе свободного кварца, сумме оксидов алюминия и титана, железа, кальция и магния, калия и натрия, сумме соединений серы (в пересчете на SO 3), в том числе сульфидной.
Обычно химический состав легкоплавких глин составляет, %: SiO 2 – 60…85; Al 2 O 3 вместе с TiO 2 – не менее 7; Fe 2 O 3 вместе с FeO- не более 14; CaO + MgO – не более 20; R 2 O (K 2 O + Na 2 O) – не более 7.
Сравнительная характеристика химического состава различных глин приведена в табл. 1.

Таблица 1. Химический состав глин

Кремнезем (SiO 2) находится в глинах в связанном и свободном состояниях. Первый входит в состав глинообразующих минералов, а второй представлен кремнеземистыми примесями. С увеличением содержания SiO 2 пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий. Предельное содержание SiO 2 – не более 85%, в том числе свободного кварца – не более 60%.
Глинозем (Al 2 O 3) находится в составе глинообразующих минералов и слюдистых примесей. С увеличением содержания Al 2 O 3 повышается пластичность и огнеупорность глин. Обычно по содержанию глинозема косвенно судят об относительной величине глинистой фракции в глинистой породе. Глинозема содержится от 10-15% в кирпичных и до 32-35% - в огнеупорных глинах.
Оксиды щелочноземельных металлов (СаO и MgO) в небольших количествах участвуют в составе некоторых глинистых минералов. При высоких температурах СаО вступает в реакцию с Al 2 O 3 и SiO 2 и, образуя эвтектические расплавы в виде алюмо-кальций-силикатных стекол, резко понижают температуру плавления глин.
Оксиды щелочноземельных металлов (Na 2 O и K 2 O) входят в состав некоторых глинобразующих минералов, но в большинстве случаев участвуют в примесях в виде растворимых солей и в полевошпатовых песках. Они понижают температуру плавления глины и ослабляют красящее действие Fe 2 O 3 и TiO 2 . Оксиды щелочных металлов являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, уплотнению черепка и повышению его прочности.
В качестве предельного значения соединений серы в пересчете на SO 3 принимается не более 2%, в том числе сульфидной – не более 0,8%. При наличии SO 3 более 0,5%, в том числе сульфидной не более 0,3%, в процессе испытаний глинистой породы должны определяться способы устранения высолов и выцветов на необожженных изделиях путем перевода растворимых солей в нерастворимые.

III. Технологические свойства глинистых материалов
3.1 Гранулометрический состав глин – это распределение зерен в глинистой породе по их величине. Обычно зерновой состав различных глин характеризуется данными, приведенными в таблице 2.
Таблица 2 . Зерновой состав глин

Сравнивая данные таблиц химического (табл.1) и гранулометрического (табл.2) составов можно сделать вывод о значительных их колебаниях для различных глин, что не позволяет точно установить взаимосвязь со свойствами сырья. Однако имеются определенные общие закономерности. Незначительное содержание глинозема (Al 2 O 3) при высоком содержании кремнезема (SiO 2) свидетельствует о большом содержании свободного кремнезема, который в основном находится в грубодисперсной составляющей глин и является естественной отощающей добавкой.
Для легкоплавких глин характерно наибольшее содержание SiO 2 и плавней (R 2 O, RO, Fe 2 O 3) и наименьшее содержание Al 2 O 3 . Здесь глинозем практически полностью входит в состав глинообразующих минералов, на что указывают и данные табл.2, где содержание частиц менее 0,001 мм в легкоплавких глинах наименьшее по сравнению с тугоплавкими и огнеупорными.
Повышенное содержание Al 2 O 3 в глинах свидетельствует о большом количестве глинистого вещества, большей его дисперсности, и следовательно, большей пластичности и связанности материала. Большое содержание плавней и в особенности R 2 O (Na 2 O и K 2 O) при малом содержании Al 2 O 3 свидетельствует о низкой огнеупорности глины. Чем меньше в глине содержится плавней, тем она более огнеупорна и спекается при более высоких температурах. Однако, одновременное присутствие в глине значительного количества щелочных окислов (главным образом K 2 O) при одновременном высоком содержании Al 2 O 3 и малом содержании других плавней может обусловить и высокую огнеупорность глин и способность спекаться при низких температурах, что дает возможность изготовлять широкий ассортимент пористых и спекшихся изделий. Таким образом, на основе знания химико-минералогического и зернового состава сырья можно приближенно оценить его свойства.

3.2 Технологические свойства глин характеризуют материал на разных стадиях его обработки в процессе изготовления из него изделий. Технологические свойства глинистых пород изучаются в лабораторных условиях, а результаты исследования, как правило, проверяются в полупромышленных условиях. Для бентонитовых, огнеупорных глин и керамического сырья результаты лабораторных исследований проверяются в промышленных условиях. При намечаемом использовании глинистых пород для назначений, по которым отсутствует опыт переработки в промышленных условиях, а также при изучении возможности использования сырья, не отвечающего требованиям стандартов и технических условий, технологические исследования проводятся по специальной программе, согласованной с заинтересованными организациями.
Важнейшими технологическими свойствами глинистых пород, определяющими их использование в промышленности, являются пластичность, огнеупорность, спекаемость, вспучивание, а также набухание, усушка, усадка, адсорбционная способность, связующая способность, укрывистость, окраска, способность образовывать устойчивые суспензии с избытком воды, относительная химическая инертность. Эти свойства обусловливаются процессами, происходящими в материале при затворении его водой, формовании, сушке, обжиге.
Если сухой глинистый порошок смочить водой, его температура повысится. Это объясняется тем, что молекулы воды прочно связываются с глинообразующими минералами и располагаются на них в определенном порядке.

Влагоемкость характеризует способность глины вмещать в себя определенное количество воды и удерживать ее. С увеличением дисперсности глины ее влагоемкость возрастает. Монтмориллонитовые глины обладают наибольшей влагоемкостью, каолинитовые - наименьшей.

Набуханием называют способность глины увеличивать свой объем за счет поглощения влаги из воздуха или при ее непосредственном контакте с водой. Процесс набухания во времени затухает. Рыхлые породы глин набухают быстрее, чем плотные. Запесоченность глин понижает степень их набухания. Монтмориллонитовые глины набухают сильнее, чем каолинитовые.

Размокание представляет собой распад в воде крупных глинистых агрегатов на более мелкие или элементарные частицы. Первая стадия распада глинистого агрегата происходит при его набухании, когда молекулы воды, втягиваясь в промежутки между зернами глины, расклинивают их. По мере увеличения толщины водной оболочки ослабляется связь между отдельными зернами глины, и они начинают свободно перемещаться в воде, находясь в ней во взвешенном состоянии,- происходит полное размокание глины. Чтобы ускорить процесс размокания, глину перемешивают, механически разрушая ее куски, или подогревают воду.
Глина в воде размокает. Плотные глины размокают очень трудно. Предварительное дробление и перемешивание во время размокания ускоряют этот процесс. При размокании вода, проникая в поры между частицами глины, расклинивает их. Агрегированные частицы распадаются на более мелкие зерна или элементарные частички глинистых минералов с образованием полидисперсной системы. Одновременно глинистые частицы начинают впитывать воду, которая поглощается между слоями групп атомов («пакета») кристаллической решетки частиц глины. При этом частицы набухают, увеличиваются в объеме.
Вода в глине всегда содержит некоторое количество растворенных солей, молекулы которых диссоциированы на ионы. Катионы этих солей, являясь носителями положительных зарядов, также окружены «собственной» водной оболочкой и вместе с ней могут находиться либо в диффузном слое, либо на поверхности зерна глинообразующего минерала, создавая так называемый сорбированный комплекс.
Процессы, происходящие с участием обменного комплекса ионов, резко влияют па стабильность (устойчивость к оседанию) глинистых суспензий шликеров, фильтрацию воды в глиносодержащих массах при процессах обезвоживания (фильтр-прессования) масс или при сушке. Влияют они на механические свойства пластичных глинистых масс и сухого полуфабриката.

Тиксотропное упрочнение - свойство влажной глиняной массы самопроизвольно восста­навливать нарушенную структуру и прочность. Так, если свежеприготовленный шликер (глиняная масса жидкой консистенции) оставить на некоторое время в покое, то он загустеет и упрочнится, а после перемешивания его текучесть восстановится. Так может повторяться многократно. Самоупрочнение глины происходит вследствие процесса переориентации частиц глины и молекул воды, что увеличивает силу их сцепления. При этом часть свободной воды переходит в связанную. Тиксотропия глин имеет большое значение при приготовлении шликеров, пластичного теста и формовании изделий.

Явления тиксотропного упрочнения глиняного шликера в керамической промышленности называется загустеваемость. Величина загустезаемости зависит от характера глин, содержания электролитов и влагосодержания.

Разжижаемость - свойство глин и каолинов образовывать при добавлении воды подвижные устойчивые суспензии. Количество воды, необходимой для разжижения, определяется ми­нералогическим составом глин и регулируется добавлением электролитов. Оптимальное разжижение, т. е. сочетание достаточной текучести и наименьшего содержания поды, достигается при правильном выборе электролита и его концентрации. В качестве электролитов применяют обычно 5 % или 10 %-ные растворы соды, жидкого стекла, пирофосфата натрия и др.
Пластичность - способность глины образовывать при затворении водой тесто, которое под воздействием внешних механических усилий может принимать любую форму без разрыва сплошности и сохранять эту форму после прекращения действии усилий. Пластичность глин зависит от зернового и минералогического составов, а также запесоченноети глин. С повышением дисперсности глин их пластичность возрастает, наибольшей пластичностью обладают монтмориллонитовые глины, наименьшей каолинитовые.

Связующая способность - свойство глин связывать частицы неэластичных материалов (песка, шамота), сохраняя при этом способность массы формоваться и давать после сушки достаточно прочное изделие. Связующая способность зависит от зернового и минералогического состава глины.
Изменения, которые происходят в глиняной массе при ее сушке, выражаются в таких свойствах, как воздушная усадка, чувствительность глин к сушке и влагопроводящая способность.

Воздушной усадкой называется уменьшение линейных размеров и объема глиняного образца при его сушке. Величина воздушной усадки зависит от количественного и качественного состава глинистого вещества и влагоемкости глины и колеблется от 2 до 10%. Монтмориллонитовые глины обладают наибольшей усадкой, каолинитовые - минимальной. Запесоченность глин понижает воздушную усадку.
Для одной и той же глины величина воздушной усадки зависит от начальной влажности образца. В первый период сушки величина объемной усадки равна объему испарившейся из изделия влаги. При этом в первую очередь из глины испаряется капиллярная вода, обладающая менее прочной связью с глинистыми частицами. Затем вода из гидратных оболочек начинает перемещаться в капилляры толщина оболочек уменьшается, и частицы глины начинают сближаться. Затем наступает момент, когда частицы приходят в соприкосновение, и усадка постепенно прекращается. Зерна непластичных материалов также могут сближаться за счет сближения глинистых частиц, однако другие зерна препятствуют полному сближению глиненных частиц, т. е. наличие в массе непластичных материалов уменьшает воздушную усадку.

Чувствительность глин к сушке влияет на сроки сушки- чем больше чувствительность глины к сушке, тем больше нужно затратить времени на сушку, чтобы получить изделие без трещин. С увеличением содержания глинистого вещества, особенно монтмориллонита, чувствительность глин к сушке увеличивается.

Влагопроводящая способность характеризует интенсивность перемещения влаги внутри сохнущего изделия. Процесс сушки глиняного изделия включает в себя три фазы: переме­щение влаги внутри материала, парообразование и перемещение водяных паров с поверхности изделия в окружающею среду. Количественной мерой, косвенно характеризующей интенсивность перемещения влаги внутри сохнущего изделия, является коэффициент диффузии. Он зависит от размеров капилляров, температуры, влагосодержания, вида глинистого минерала (у монтмориллонитовых глин он в 10-15 раз меньше, чем у каолинитовых), запесоченности глин.

В процессе нагревания глин проявляются их термические свойства. Важнейшие из них - огнеупорность, спекаемость и огневая усадка.

Огнеупорность - способность глин противостоят, воздействию высоких температур не расплавляясь. Огнеупорность глин зависит от их химического состава. Глинозем повышает огнеупорность глин, тонкодисперсный кремнезем понижает, а крупнозернистый повышает. Соли щелочных металлов (натрия, калия) резко понижают огнеупорность глин и служат наиболее сильными плавнями, оксиды щелочноземельных металлов также снижают огнеупорность глин, но их действие проявляется при более высоких температурах. По показателю огнеупорности (°С) глинистое сырье делят на три группы: 1я- огнеупорные (1580 и выше), 2-и - тугоплавкие (менее 1580 -до 1350), 3-я-легкоплавкие (менее 1350).
Огнеупорные разности глинистых пород имеют в основном каолинитовый, гидрослюдистый и галлуазитовый состав или состоят из смеси этих минералов с примесью кварца и карбонатов. В химическом составе огнеупорных глинистых пород преобладают SiO2 и А12О3, которые в лучших разностях огнеупорных глин находятся в количествах, близких к содержанию их в каолините (SiO2 – 46,5 %, Аl2О3 – 39,5 %). В некоторых разностях огнеупорных глин содержание А12О3 снижается до 15–20 %. Оксиды железа и сульфиды находятся в подчиненных количествах. Вредными примесями являются кальцит, гипс, сидерит, соединения Mn и Ti.
Тугоплавкие глинистые породы по минеральному составу не выдержаны: в них присутствуют каолинит, галлуазит, гидрослюды и в виде примесей – кварц, слюда, полевой шпат и другие минералы. Глинозем содержится в них в пределах 18–24 %, иногда до 30–32 %; кремнезем – 50–60 %, оксиды железа – до 4–6 %, реже 7–12 %.
Легкоплавкие глинистые породы, как правило, полиминеральны. Обычно в них присутствуют монтмориллонит, бейделлит, гидрослюды и примеси кварца, слюд, карбонатов и других минералов. Содержание глинозема в этих породах не превышает 15–18 %, кремнезема – 80 %, а содержание оксидов железа повышено до 8–12 %. Для них характерно также высокое содержание плавней – тонкодисперсных примесей железистых, кальциевых, магниевых и щелочных минералов.
Спекаемость - способность глин уплотняться при обжиге с образованием твердого камнеподобного черепка. Она характеризуется степенью и интервалом спекания.

Степень спекания контролируют величиной водопоглощения и плотности керамического черепка. В зависимости от степени спекания глинистое сырье подразделяют на сильноспекающееся (получается черепок без признаков пережога с водопоглощением менее 2%), среднеспекающейся (черепок с водопоглощением 2- 5%) и не спекающееся (черепок с водопоглощением 5% и менее без признаков пережога не получается). Признаками пережога являются деформация образца, видимое вспучивание или снижение его общей плотности более чем на 0,05* 10 г/см3. Указанные значения водопоглощения должны сохраняться не менее чем в двух температурных точках с интервалом 50"С. Например, если в процессе обжига глины при температуре 1150°С черепок имеет водопоглощение 0,5%, а при 1100 - 2%, глниа сильноспекающаяся, а если та же глина на при температуре 1100:;"С образует чере­пок с водопоглощением 4%, ее относят к среднеспекающейся.

Спекание у глин может происходить при разных температур
и т.д.................

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Природные строительные материалы и сырьё для их производства

Общая характеристика природных строительных материалов, их технологические свойства, области применения, промышленно-генетические типы месторождений, ресурсная база.

Группа природных строительных материалов включает в себя пески и песчаники, песчано-гравийные смеси, глины, карбонатные породы, гипсы и ангидриты, строительные камни.

1. Пески, песчаники и песчано-гравийные смеси

Пески - мелкообломочные горные породы моно- или полиминерального состава с размерами частиц 0,1 -1,0 мм. Песчаники- это сцементированные пески, цемент может быть кварцевым, карбонатным, железистым, глинистым др. Гравий - обломочный материал с размерами обломков 1-10мм. Песчано-гравийные смеси содержат не менее 10% гравийных фракций и не менее 5% песчаных.

Основные промышленно-генетические типы месторождений.

1. Аллювиальный: древний - погребенных долин и террас (Киятское - Татарстан, Березовское - Красноярский край); современный - пойменные и русловые (Бурцевское - Нижнегородская обл., Усть-Камское - Татарстан);

2. Морской и озерный червертичного возраста (Егановское, Люберецкое - Московская обл.; Сестрорецкое - Ленинградская обл.).

3. Флювиогляциальные (Струги - Красные - Псковская обл.) 4.Эоловый - дюны и барханы (Сосновское - Чувашия; Матакинское - Татарстан);

Применение песков и гравия в народном хозяйстве основывается на различных физических свойствах этих обломочных пород. Более 96% добываемых песка и гравия потребляется в строительстве, менее 5% приходится на долю особо чистых кварцевых песков, используемых в стекольной, керамической, металлургической промышленности, а также в производстве ферросилиция, карбида кремния и т. п.

Важнейшее значение для стекольных, керамических, формовочных и прочих чистых кварцевых песков имеет химический состав. Содержание кремнезёма в них должно превышать 90%.. Высокое содержание кремнезема -- необходимое условие и для песков, используемых в производстве ферросилиция, карбида кремния, жидкого стекла и т. д., а также для абразивных и фильтровальных песков, для формовочных песков, используемых в литейном производстве, для производства силикатного кирпича.

Более 60% месторождений кварцевых песков расположено в Европейской части России.Эксплуатируются крупные месторождения Егановское и Люберецкое в Московской, Ташлинское в Ульяновской, Балашейское в Самарской, Миллеровское в Ростовской, Тулунское в Иркутской областях и др.

Производят кварцевое сырье, кроме стран СНГ, Австрия, Бельгия, Саудовская Аравия, Австралия, импортируют -- ФРГ, Швеция, Япония.

Мировое потребление кварцевых песков составляет порядка 100-120 млн в год. На долю стран СНГ приходится (млн т) около 36, США -- 28, ФРГ -- 10-14, Франции ~6, Англии -4, Бельгии и Бразилии -- по 3-4, Австрии и Австралии -- по 2.

В России в 1996 г. добыто стекольных и формовочных песков более 6 млн т, в том числе около 1,5 млн т стекольных. В других странах СНГ объем добычи тех же песков составил около 60% от российской добычи.

Полимиктовые строительные пески и песчано-гравийные смеси связаны в основном с ледниковыми отложениями в Центральной и Северо-Западной части России, а также на равнинах юга Европейской части, в Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке, где широко развиты аллювиальные, эоловые и морские отложения.

Месторождения песчано-гравийного сырья имеют широкое, хотя и не повсеместное распространение. В России учтено 1269 месторождений с запасами по сумме промышленных категорий почти 10 млрд м. Разрабатывают около 600 месторождений с годовой добычей 130-190 млн м 3 .

В северном регионе европейской части России запасы сырья составляют 32% от общероссийских, добыча 36%. На Северо-Кавказский регион приходится около 15% запасов и добычи сырья. В Уральском регионе сосредоточено 17% запасов, добыча составляет 32%. Всего в европейской части России добывают более 80% сырья.

Песчаники - это уплотненные сцементированные, метаморфизованные пески, прочностные свойства которых зависят от состава цемента и характера цементации. В состав цемента могут входить глинистые минералы, карбонаты, кремнезём, окислы железа, фосфаты и т.д.

Применяются в строительном деле в качестве стенового камня, бута, щебня и брусчатки, для получения точильных камней.

Генезис песчаников осадочный, (Черемшанское месторождение в Бурятии, Шокшинское - в Карелии, в Донбассе).

Глины - это тонкодисперсные горные породы, состоящие преимущественно из слоистых алюмосиликатов и обладающие пластичностью. В зависимости от преобладания какого-либо компонента глины подразделяются на аллофановые, каолинитовые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые, палыгорскитовые.

Особенности вещественного состава предопределяют важнейшие технологические свойства глин:

1. Пластичность- способность при смешивании с ограниченным количеством воды давать тесто, принимающее под давлением любую форму и сохраняющее её при сушке. Пластичность обусловлена минеральным составом, степенью дисперсности и свойственна монтмориллонитовым глинам, меньшая - каолинитовым.

2. Набухание - свойство глин увеличиваться в объеме при поглощении воды. Наибольшим набуханием обладают монтмориллонитовые, наименьшим - каолинитовые.

3. Усадка - уменьшение объема при высыхании.

4. Спекаемость - способность при обжиге спекаться в камнеподобное твердое тело - черепок.

5. Огнеупорность - способность черепка выдерживать высокие температуры без размягчения и плавления. Глины делятся на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие, Наиболее огнеупорны- каолины, легкоплавкие - монтмориллонитовые и бейделлитовые глины.

6. Вспучивание при обжиге - увеличение объема и уменьшение плотности глинистого материала.

7. Адсорбционные (поглотительные) свойства - способность поглощать и удерживать на своей поверхности ионы и молекулы различных веществ.

8. Водоупорность

9. Относительная химическая инертность.

Выделяется 4 наиболее важные промышленные группы:

К строительным и грубокерамическим относятся легкоплавкие, в меньшей степени тугоплавкие глины. Применяются в обожженном виде для производства строительной (кирпич, черепица) и грубой керамики: клинкерного кирпича, дренажных труб, метлахской плитки, глиняной посуды, при ускоренном обжиге - для получения керамзита и аглопорита. В необожжённом виде -как строительный, связующий, водонепроницаемый (при возведении плотин) материал.

Огнеупорные и тугоплавкие глины применяются для внутренней облицовки доменных печей, для производства кислотоупорных изделий, тонкой керамики, как формовочный материал в литейном деле.

Каолины и каолинитовые глины относятся к высокоогнеупорным и используются для производства тонкой керамики. Это фарфоровые и фаянсовые изделия, предметы санитарно-технического и медицинского оборудования, бытовая и химическая посуда. В качестве наполнителя - в бумажной, химической, стекольной, парфюмерной промышленности.

Бентониты - тонкодисперсные глины с высокой связующей способностью, адсорбционной и каталитической активностью. Они применяются для изготовления промывочных жидкостей (в т.ч. буровых растворов), производства железорудных окатышей, получения керамзита, в качестве адсорбентов в нефтеперерабатывающей, пищевой (очистка вин, соков), текстильной промышленности, в сельском хозяйстве.

1. Остаточные месторождения кор выветривания: каолинитовые, бентонитовые, гидрослюдистые (Урал, Украина).

2. Осадочные - морские, лагунные, озёрные и речные (Борщевское - Россия, Черкасское - Украина), ледниковые (Псковская, Новгородская, Ленинградская области), эоловые (юг России и Украины).

3. Вулканогенно-осадочные- в водных бассейнах образуются бентониты (Гумбри- Грузия, Огланлинское - Туркмения).

4. Гидротермальные - бентониты, каолины (Сарыгюхское - Армения, Асканское - Грузия, Гусевское - Приморье Россия).

5. Метаморфизованный тип месторождений - аргиллиты (Биклянское - Россия, Черкасское - Украина).

Мировые разведанные ресурсы бентонитовых глин оцениваются в 2000млн.т., в т.ч. в США -800 млн.т. Мировая добыча в 2000 году составила 9,3 млн.т., из них на долю США приходится 3,8 млн.т., Греции- 0,95 млн. т., Германии, Турции, Италии -по 0,5 млн.т. В России произведено всего 0,37млн.т., что не обеспечивает внутренних потребностей, и означает полную зависимость от импорта, особенно в щелочных бентонитах. Около 70% запасов высококачественных бентонитов бывшего СССР остались за пределами России (на Кавказе и в Средгей Азии).

Мировая добыча каолина в 2000 году составила 39,8 млн.т.,из них в США- 9,45 млн.т.,Чехии -2,9 млн.т., Великобретании -2,3млн.т., Ю.Корее -2,2 млн.т.В России - 0,04млн.т., этого крайне недостаточно и Россия зависит от импорта, в частности с Украины и Казахстана.

3.Карбонатные породы

строительный карбонатный порода камень

Карбонатные породы составляют около 20% осадочных отложений земной коры и представлены следующими разновидностями.

Известняки - осадочные породы, состоящие в основном из кальцита (СаСО 3) с примесью доломита (Ca, Mg(CO 3) 2), песчаных и глинистых частиц. При содержании доломита 20-50% -доломитовый известняк.

Известняки-ракушечники состоят из обломков раковин, сцементированных карбонатным или глинисто-карбонатным цементом - легкие пористые породы.

Мел - порода состоящая на 60-70% из мельчайших остатков скелетных образований планктонных организмов и на 30-40% из тонкозернистого порошкообразного кальцита.

Мергели - тонкозернистые осадочные горные породы, переходные от известняков и доломитов к глинистым породам и содержащие 50-70% кальцита или доломита или их смесь и 20-50% глинисто-песчаного материала.

Доломиты - карбонатные осадочные породы, состоящие (не менее чем на 90%) из минерала доломита (Са, Мg (СО 3) 2).

Мраморы и мраморизованные известняки - карбонатные породы, претерпевшие перекристаллизацию в результате регионального или контактового метаморфизма.

Основные отрасли и объемы потребления карбонатных пород следующие (в %): производство строительного и облицовочного камня -- 60, цементная промышленность -- 20, металлургическая-- 10, известковая -- 5, огнеупорная -- 2, сельское хозяйство-- 1, остальные -- 2.

Для производства строительных и облицовочных камней используются известняки, доломиты, мраморы, отличающиеся декоративностью и хорошей полируемостью, высокими физико-механическими свойствами -- твердостью, прочностью. Из карбонатных пород получают бутовый камень, щебень, крошку, штучные и облицовочные камни. Только на нужды гражданского, промышленного и дорожного строительства ежегодно расходуется около 220 млн. т карбонатных пород.

В цементной промышленности широко используются известняки, мел, мергели или их смеси с определенными соотношениями AI2O3, Si0 2 , Fe 2 0 3 и СаО. Кондиционными считаются маломагнезиальные карбонатные породы, содержащие не менее 40 % СаО и не более 3,5 % MgO.

Из карбонатных пород изготавливают портландцементы, глиноземистый цемент и многие другие виды вяжущих веществ. Сырьем для производства портландцемента служат различные карбонатные породы, среди которых преобладающую роль играют известняки, мел и мергели. Особую ценность имеют мергели-натуралы. Портландцементы применяются для изготовления бетонов.

В металлургической промышленности чистые карбонатные породы служат главным образом флюсами. Они переводят в шлак пустые породы и вредные примеси.. Значительное количество доломитов используется как сырье для получения магния и огнеупорного материала в металлургии.

Известковая промышленность для производства гидравлической, воздушной, медленногасящейся и других видов строительной извести потребляет в основном известняки и мел.

Чистые известняки применяются в химической промышленности для производства соды, карбида кальция, едких калия и натрия, хлора и др. В пищевой- используются для очистки сахара. В сельском хозяйстве используются мягкие известняки и мел для известкования подзолистых почв. Значительное количество карбонатного сырья применяется в стекольной, бумажной, лакокрасочной, резиновой и других отраслях промышленности.

Промышленно-генетические типы месторождений:

1. Осадочные - морские представлены известняками доломитами, мергелями и мелом. По условиям образования различаются биогенные, хемогенные и смешанные. Промышленные месторождения известняков - на значительной части Восточно-Европейской и Сибирской платформ, на Урале, в Кузбассе, на Алтае, Красноярском крае, на Кавказе, в Ростовской области (Жирновское месторождение); доломитов - на Урале (Сухоререченское) в Енисейском кряже, хребте Малый Хинган; мела - Вольская группа (Саратовская обл.); мергелей - Новороссийская группа месторождений;

2. Метаморфизованные - мраморы и мраморизованные известняки (Белогорское в Карелии; Кибик -Кордонское в Саянах).

Мировое потребление карбонатного сырья более 5млрд.т. в год. Наиболее крупными потребителями являются США, Россия, Япония.

Ресурсы карбонатных пород России огромны, Распределены они на территории крайне неравномерно. Около 50% запасов сосредоточено в европейской части.Наименее обеспеченные районы - Карелия и Мурманская область, а также Тюменская, Омская, Камчатская и Калининградская области.

4. Гипс (CaSO 4 2H 2 O) и ангидрит (CaSO 4)

Гипс и ангидрит наиболее распространены среди соленосных образований и сходны между собой. Гипс представляет собой слоистую или массивную породу зернистого строения белого цвета. Кристаллы гипса прозрачны, зернистые агрегаты окрашены примесями в разные цвета; тонкозернистый просвечивающий агрегат - алебастр; тонковолокнистый - селенит. Невысокая твердость, легко поддаётся обработке.

При прокаливании гипс теряет кристаллизационную воду. При t = 100-180 ° С переходят в полугидрат (CaSO 4 · 0,5H 2 O); при t = 200-220 ° С - искусственный ангидрит, растворимый в воде; при t = 800-1000 ° С - эстрих-гипс, при t = 1600 ° С - в жженую известь СаО.

Ангидрит от гипса отличается большими плотностью и прочностью и обладает значительно худшими вяжущими свойствами.

Основное свойство гипса, определяющее его промышленное использование, это способность терять при нагревании кристаллизационную воду и давать при затворении водой пластичную массу, постепенно твердеющую на воздухе и превращающуюся в прочный искусственный камень.

Из гипсовых вяжущих наиболее широко применяется строительный гипс для штукатурных и отделочных работ, изготовления строительных конструкций. Для получения строительного гипса природный гипс дробят и размалывают, а затем обжигают во вращающихся или шахтных печах при 130--180°С в течение 1,5--2 часов. При обработке природного гипса насыщенным паром под давлением получают высокопрочный полуводный гипс -- вяжущее вещество с малыми сроками схватывания и твердения, обладающее повышенной механической прочностью используемое как формовочный и медицинский гипс. Первый употребляется для изготовления рабочих форм в фарфоро-фаянсовом и керамическом производстве, для литья металлов и сплавов, выполнения различных скульптурных работ; второй применяется в хирургии и зубоврачебном деле. Эстрих-гипс медленно соединяется с водой и становится вяжущим веществом, применяемым для изготовления плиточных и бесшовных полов, строительных растворов, подоконников и ступеней, искусственного мрамора и др. Гипс широко используется при производстве различных цементов. Гипсошлаковый цемент. успешно применяется при строительстве подземных и подводных сооружений, подвергающихся действию выщелачивания и сульфатной агрессии.

При производстве гипсовых вяжущих веществ и в качестве добавок к цементам потребляется более 90 % всего добываемого гипса и ангидрита. В небольшом количестве гипс и ангидрит используется в качестве облицовочного и поделочного камня, флюса при плавке окисленных никелевых руд, в химической промышленности, сельском хозяйстве и при изготовлении бумаги.

Образуются гипс и ангидрит в осолонённых бассейнах на начальных стадиях осаждения солей.

Промышленно-генетические типы месторождений:

1. Осадочные: сингенетические - осаждение из растворов (Новомосковское в Тульской обл., Псковской обл., Каменомостское - Северный Кавказ - Россия, Приднестровские месторождения - Украина); эпигенетические - при гидратации ангидрита (Заларинское в Иркутской обл., в Донбассе, Звозское в Архангельской обл.);

2. «Гипсовые шляпы» - остаточные продукты растворения каменной соли (Бриневское месторождение - Белоруссия):

3. Инфильтрационные - при растворении и переотложении рассеянного в породах гипса (Северный Кавказ, Средняя Азия, Казахстан).

В мире разведаны большие запасы гипса -- порядка 7 млрд т, в том числе в Европе более 5, в США -- около 1, Канаде -- 0,5 млрд т.

Ведущими экспортерами гипса и ангидрита являются Канада, Таиланд, Испания. Основные импортеры -- США и Япония.

Разведанные запасы гипса, ангидрита и гипсоносных пород имеются во всех странах СНГ за исключением Беларуси; 75% запасов сосредоточены в России,.

Запасы гипса и ангидрита в России размещены неравномерно: 95% их находится в европейской части и лишь 5% -- в азиатской. Большая часть гипсового сырья России (58%) находится в Центральном районе, где расположены крупнейшие из разведанных и разрабатываемых месторождений.

Из общей добычи гипсоангидритовых пород в странах СНГ 59% приходится на Россию,

5. Природные строительные и отделочные камни

Строительные камни представляют обширную группу нерудных полезных ископаемых, занимающих по объемам потребления одно из первых мест в строительном производстве. Являясь инертными материалами, они включают пильные (стеновые) и облицовочные камни и наряду с песками и песчано-гравийными смесями составляют главный комплекс природных строительных материалов, используемых в естественном состоянии без применения термохимической обработки.

Природными строительными камнями являются магматические, метаморфические и осадочные горные породы различного состава В большинстве случаев минеральный состав горных пород не имеет существенного значения, определяющими являются физико-механические свойства пород. В наибольших количествах используются карбонатные породы, граниты и сходные с ними горные породы. Реже используют габброиды, базальтоиды, песчаники.

Инертные строительные материалы, получаемые при переработке строительных камней используют в качестве заполнителей тяжелых бетонов.

Применение в качестве строительных камней зависит от их физических и технологических свойств. Наиболее важными являются прочность и долговечность, зависящие от минерального состава породы, структурно-текстурных особенностей, трещиноватости, пористости и др. Наиболее стойкими породами являются: кварциты, граниты, сиениты, диориты. Карбонатные породы - известняки, доломиты и мраморы, несмотря на относительно невысокое сопротивление истиранию, характеризуются прочностью на сжатие и применяются для внутренней и наружной отделки зданий. Мелкозернистые породы обычно более прочны, чем крупнозернистые. Для оценки пригодности породы в качестве строительного камня проводится комплекс специальных лабораторных испытаний, включающий определение объемной массы, плотности, пористости, водопоглощения, морозоустойчивости, прочности на сжатие, растяжение, изгиб, абразивной истираемости, вязкости и др. В зависимости от применения дополнительно изучают обрабатываемость, вязкость, огнеупорность, полируемость, устойчивость окраски и др.

Строительные камни применяются в следующем виде:

Бутовый камень (бут)- камень неправильной формы размером 140 мм, используется для кладки фундаментов, при возведении массивных сооружений (плотин, дамб и др.).

Штучные камни - изделия правильной геометрической формы с обработанными поверхностями, используются как бордюрные камни, брусчатка для дорожных покрытий, архитектурно-отделочные детали, ступени, цокольные и облицовочные изделия, валы и жернова - промышленные изделия.

Пильные камни - блоки стандартного размера вырезаются дисковыми фрезами непосредственно в массиве горной породы и используются в качестве стенового материала.

Щебень -наиболее массовый продукт, используемый в качестве заполнителя бетона и асфальто-бетона, для отсыпки железнодорожных путей и автомобильных дорог.

Природные облицовочные камни представляют специфическую группу строительных материалов, промышленная ценность которых определяется прежде всего их декоративными свойствами. Наряду с этим важным свойством облицовочных камней является механическая прочность, способность принимать различные виды обработки поверхности и сопротивляемость атмосферным воздействиям -- погодоустойчивость.

В качестве облицовочных камней используются горные породы различного происхождения: интрузивные -- граниты, сиениты, диориты, габбро-нориты, лабрадориты; эффузивные -- базальты, диабазы, андезиты, порфиры, порфириты, вулканические туфы; метаморфические -- мраморы, кварциты; осадочные -- известняки, доломиты, травертины, гипсы, песчаники, конгломераты и брекчии. Наиболее широко используются граниты и мраморы.

В России крупным районом добычи магматических и метаморфических пород высокого качества является Балтийский щит (Кольский полуостров, Карелия): граниты разных расцветок и рисунков используемые в качестве облицовочного и монументального камня. Другим крупным районом является Урал: граниты, габбро, яшмы, мраморы. Многочисленные месторождения магматических и метаморфических пород известны на Алтае, Саянах, Забайкалье, Приморском крае (граниты, базальты, габбро-диабазы, туфы). Значительными запасами различных строительных камней обладают также Украина, Казахстан, Армения.

Европейская часть и Западная Сибирь располагают многочисленными месторождениями осадочных карбонатных пород, песчаников, конгломератов

На территории России учтено более 1000 месторождений строительных камней с запасами по промышленным категориям порядка 20 млрд м 3. . Разрабатывается более 500 месторождений. Ежегодно добывают около 100 млн м 3 строительных камней.

Запасы пильных известняков в России составляют примерно 110 млн м 3 . В год их добывают более 100 тыс. м 3 .

Ведущей страной мира в области производства и применения облицовочных материалов и изделий является Италия, которая значительную часть мрамора экспортирует в разные страны. Месторождения редких сортов мраморов находятся в Бельгии и Франции. Высокодекоративный гранит добывается в Швеции, Испании, Бразилии.

В России учтено 146 месторождений облицовочных камней с запасами по промышленным категориям 536 млн м. Из них разрабатывается около 40 месторождений с годовым объемом добычи 500-600 тыс.м 3 . В остальных странах СНГ учтено около 300 месторождений с запасами около 900 млн м 3 . На 165 разрабатываемых месторождениях добывают 3,5 млн м облицовочных камней ежегодно.

Литература

1.Агафонов Г.В., Волкова Е.Д. и др. «Топливно-энергетический комплекс России: Современные состояние и взгляд в будущее». Новосибирск, Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1999 г., 312стр.

2.Ерёмин Н.И. Неметаллические полезные ископаемые: Учебник - М.Изд-во МГУ. 1991.-284 с.

3. Карякин А.Е., Строна П.А. и др. Промышленные типы месторождений неметаллических полезных ископаемых. М. Недра. 1985.

4. Татаринов И. К., Карякин А.Е. и др. Курс месторождений твердых полезных ископаемых Л. Недра, 1975.

5.Яковлев П.Д. Промышленные типы рудных месторождений. М. «Недра», 1986. Учебное пособие. 358с.

Дополнительная

1 Ваганов В.И., Варламов В.А. Алмазы России: минерально-сырьевая база, проблемы, перспективы.// Минеральные ресурсы России. Экономика и управление - 1995- № 1.

2. Байбаков Н.К., Праведников Н.К., Старосельский В.И. и др. Вчера, сегодня и завтра нефтяной и газовой промышленности России. -М.: Изд-во ИГиРГИ, 1995.

3. Беневольский Б.И., Сырьевая база золота России на пути развития-проблемы и перспективы. Минеральные ресурсы России, журнал, 2006г.,№2, с.8-16.

4. Бутова М.Н., Зубцов И.Б. Проблемы развития сырьевой базы и производства индия // Минеральные ресурсы России. -- 199 с.

5. Гольд Г.С. Минерально-сырьевые ресурсы: Социальный вызов времени. -М.: Профсоюзы и экономика, 2001.-407 с.

6. Дворников В.А. Экономическая безопасность. Теория и реальность угроз. -- М.: Недра, 2000.

7. Зайденварг В.Е., Новитный A.M., Твердохлебов В.Ф. Уголь¬ная сырьевая база России: состояние и перспективы развития // Уголь. -- 1999. -- № 9.

8. Кавчик Б.К. Добыча россыпного золота в ХХI в.. Минеральные ресурсы России, журнал,2007г.,№2, с.43-49.

9. Козловский Е.А. Минерально-сырьевые проблемы России накануне ХХI века, М., МГГУ, 1999 г., 402 с.

10. КозловскийЕ.А. Россия: минерально-сырьевая политика и национальная безопасность.- М. Изд-во МГГУ 2002. 856 с.

11. Козловский Е.А., Щадов М.И. Минерально-сырьевые проблемы национальной безопасности России. -- М.: Изд-во МГГУ, 1997.

12. Кочетков А.Я. ,Кузьмин А.В., Василивецкий А.А., Иностранные золотодобывающие компании в России. Минеральные ресурсы России, журнал, 2007г.,№2, с.50-57.

13. Кочетков А.Я. Смена лидера среди золотодобывающих регионов России, Минеральные ресурсы России, журнал,2004г.,№4, с.65-71.

14. Кривцов A.И, Беневольский Б.Л., Минаков В.М. На¬циональная минерально-сырьевая безопасность (введение в про¬блему). -- М.: ЦНИГРИ, 2000.

15. Кривцов А.И. Минерально-сырьевая база на рубеже веков - ретроспектива и прогнозы. Изд. 2-е, дополненное. - М.: ЗАО "Геоинформмарк". 1999. - 144 с.

16. Кузьмин А.В. Российская золотодобывающая промышленность-процессы консолидации. Минеральные ресурсы России, журнал,2004г.,№4, с.58-64.

17. Лаверов Н.П., Конторович А.Э. Топливно-энергетические ресурсы и выход России из кризиса. Ж. Экономические стратегии.- 1999. №2.

18. Лаверов Н.П., Трубецкой К.И. Горные науки в системе наук о Земле // Вестник РАН. Т. 66. -- 1996. -- № 5.

19. Лазарев В.Н О воспроизводстве ми¬нерально-сырьевой базы цветных и леги¬рующих металлов // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. - 2001. -№ 3. - С. 52-60

20. Лазарев В.Н. О долгосрочном прогнозе развития сырьевой базы меди. №2, Минеральные ресурсы России. 2007г. с.6-12

21. Машковцев Г.А. Запасы и производство урана: состояние и перспективы // Руды и металлы. --2001. --№ 1. 256

22.Мельников Н.Н., Бусырев В.Н. Концепция ресурсосбалансированного освоения минерально-сырьевой базы. //Минеральные ресурсы России. Экономика и управление - 2005-№ 2 -с.58-63.

23. Минеральные ресурсы мира. - М.: ИАЦ "Минерал", 2004.

24. Минеральные ресурсы мира. Хроника текущих событий.// МПР России. ИАЦ «Минерал» - М., 2002

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Строительные камни - обширная группа нерудных полезных ископаемых, их применение в строительном производстве. Основные виды строительных камней. Долговечность горных пород. Генетические типы промышленных месторождений. Природные облицовочные камни.

реферат , добавлен 13.07.2014


Общие сведения о строительных материалах, их основные свойства и классификация. Классификация и основные виды природных каменных материалов. Минеральные вяжущие вещества. Стекло и стеклянные изделия. Технологическая схема производства керамической плитки.

реферат , добавлен 07.09.2011


Свойства, состав, технология производства базальта. Устройство для выработки непрерывного волокна из термопластичного материала. Описание и формула изобретения, характеристика продукции. Виды строительных материалов. Применение базальта в строительстве.

реферат , добавлен 20.09.2013


Свойства дорожно-строительных материалов. Способы формования керамических изделий. Природные каменные материалы. Сырье, свойства и применение низкообжигового строительного гипса. Основные процессы, необходимые для получения портландцементного клинкера.

контрольная работа , добавлен 18.05.2010


Виды санитарно-технической керамики. Сырьё, технология ее изготовления. История возникновения и производства стекла. Свойства акустических материалов и применение их в строительстве. Основные свойства строительных растворов. Физические свойства древесины.

контрольная работа , добавлен 12.09.2012


Свойства строительных материалов, области их применения. Искусство изготовления изделий из глины. Классификация керамических материалов и изделий. Цокольные глазурованные плитки. Керамические изделия для наружной и внутренней облицовки зданий.

презентация , добавлен 30.05.2013


Исторические этапы развития строительного материаловедения. История развития производства строительных материалов. Достижения отечественной науки, техники и промышленности. Строительные материалы в народном хозяйстве.

реферат , добавлен 21.04.2003


Гипс как типичный осадочный минерал. Месторождения в России. Физические и технические свойства гипса. Сухие строительные смеси. Декоративные элементы и лепнина: панно, плитка, розетка, фриз, карниз. Назначение скульптурного и медицинского гипса.

презентация , добавлен 08.12.2016


Классификация искусственных строительных материалов. Основные технологические операции при производстве керамических материалов. Теплоизоляционные материалы и изделия, применение. Искусственные плавленые материалы на основе минеральных вяжущих бетонных.

презентация , добавлен 14.01.2016


Техническая характеристика природных и обогащенных песчано-гравийных смесей. Расчет основного технологического оборудования и производительности линии по разделению песчаных и гравийных строительных смесей. Оценка энергопотребления линии производства.

Сырье для производства строительных материалов. Виды сырья

Природное сырье (полезные ископаемые)

Сырье – это исходные вещества или смеси, которые
перерабатываются в строительные материалы или
изделия.

Основными сырьевыми материалами для производства
строительных материалов являются природные материалы.

Природное неорганическое сырье (нерудные полезные ископаемые)

К этому виду относятся широко распространенные
в природе горные породы, обладающие
необходимым химическим и минеральным
составом, многими благоприятными физикохимическими свойствами и привлекательным
внешним видом.

Горная
порода
Химический
состав
Применение
Песок
Кремнезем (SiO2)
Заполнитель в бетонах,
растворах
Сырье для получения
стеклянных сплавов
Глина
Алюмосиликаты (SiO2,
Al2O3)
Один из сырьевых
компонентов для
получения ПЦ клинкера
Сырье для получения
керамических
изделий
Гранит и другие
изверженные
породы
Силикаты и
алюмосиликаты
Дробленые горные
породы (щебень,
песок)
Сырье для
заполнителей бетона
и раствора
Диабаз
Силикаты и
алюмосиликаты
Щебень
Сырье для получения
каменных расплавов
Известняк
Карбонат кальция
(СаСО3)
Один из сырьевых
компонентов для
получения ПЦ клинкера
Сырье для получения
воздушной извести
Мрамор
Карбонат кальция
(СаСО3)
Декоративный щебень,
песок
Сырье для
декоративных бетонов
и растворов
Гипсовый камень
Двуводный сульфат
кальция
(СаSО4·2H2O)
Отделочные плитки
Сырье для получения
гипсовых вяжущизх

Природное органическое сырье

Древесина различных пород:
-лесоматериалы (бревна);
-пиломатериалы (брус, доски);
-изделия из древесины (доски для
пола, плинтусы, оконные и
дверные блоки, паркет)
-древесные изделия (фанера,
ДСП и ДВП, древесно-слоистые
пластики
-клееные деревянные
конструкции
Нефть, газ, уголь, торф:
-органические вяжущие для
асфальтобетона, основной компонент
кровельных и гидроизоляционных
материалов;
-полимеры (связующие для пластмасс),
линолеумы, стеклопластики;
-компонент композиционных материалов;
-полимерцементных бетонов;
-модифицирующие добавки для
строительных смесей;
-основа для лаков и красок;

Экологические проблемы при производстве строительных материалов.

Использование отходов производства.

Некоторые из экологических задач:
максимально полное использование природного
сырья и отходов, образующихся при его добыче и
переработке.
утилизация отходов других отраслей промышленности.

Отходы добычи и переработки горных
пород:
Из них можно получить
Отходы распиловки и обработки
поверхности
Декоративные плиты из кусков мраморных
и гранитных плит (типа «брекчия»)
Отходы производства щебня:
Дробление на заполнители;
рассев с получением искусственного
песка (размеры частиц от 0,16 до 5 мм)
(частицы с размером 5-70 мм)
Помол с получением каменной муки
(наполнитель асфальтобетонов, мастик,
пластмасс)
Отходы обработки древесины:
Стружка, щепа, неделовая древесина
ДСП, ДВП, фибролит, арболит
Опилки
Наполнитель в пластмассах,
гипсобетонных изделиях
Отходы теплоэнергетики:
Золы
Добавки в бетонные и растворные смеси;
Компонент сырьевой смеси для
производства клинкера;
Шлаки
Заполнители;
Активная минеральная добавка в составе
цемента;

10. Использование отходов имеет не только экологическую, но и экономическую стороны:

в тех регионах, где нет или недостаточно природного сырья,
расширяется сырьевая база производства строительных
материалов;
снижается стоимость строительных материалов, так как
исключаются или уменьшаются затраты на транспортирование
природного сырья из других регионов;
решается проблема утилизации промышленных отходов,
исключается необходимость устройства полигонов для их
хранения.

11. Проблемы загрязнения окружающей среды

Источники загрязнения
Сырье (отходы)
Технология
Тяжелые металлы
Аэрозоли
Радиоактивность
Радиоактивность
Пыль
(кремнезем)
Вымывание
тяжелых
металлов
Газы
Готовый продукт
Выделение
фенола,
формальдегида

12. Основные принципы производства

Цель любой технологии – получение материала или изделия определенной
формы, определенных размеров с заданными стабильными (постоянными)
свойствами.
Сырье → переработка → Готовый материал (изделие)
Механические технологии – в процессе переработки исходного сырья не
изменяются его состав, строение, свойства; изменяются форма, размеры,
состояние поверхности (фактура) (эти технологии используются для
получения изделий из природных каменных материалов, из древесины);
Физико-химические технологии – при изготовлении строительных материалов
или изделий под действием технологических факторов (температуры,
давления) происходят различные физико-химические процессы, в результате
которых изменяются состав, строение и свойства сырьевых материалов

Министерство науки и образования Украины

Киевский национальный университет строительства и архитектуры

Кафедра строительного материаловеденья

Реферат на тему: «Использование вторичных продуктов в изготовлении строительных материалов»

1. Проблема промышленных отходов и основные направления ее решения

а) Развитие промышленности и накопление отходов

б) Классификация промышленных отходов

2. Опыт применения отходов металлургии, топливной промышленности и энергетики

а) Вяжущие материалы на основе шлаков и зол

б) Заполнители из шлакозольных отходов

в) Плавленые и искусственные каменные материалы на основе шлаков и зол

г) Золы и шлаки в дорожно-строительных и изоляционных материалах

д) Материалы на основе шламов металлургических производств

е) Применение горелых пород, отходов углеобогащения, добычи и обогащения руд

3. Опыт применения отходов химико-технологических производств и переработки древесины

а) Применение шлаков электротермического производства фосфора

б) Материалы на основе гипссодержащих и железистых отходов

в) Материалы из отходов лесохимии и переработки древесины

г) Утилизация собственных отходов в производстве строительных материалов

4. Список литературы

1. Проблема промышленных отходов и основные направления ее решения.

а) Развитие промышленности и накопление отходов

Характерной особенностью научно-технического процесса является увеличение объема общественного производства. Бурное развитие производительных сил вызывает стремительное вовлечение в хозяйственный оборот все большего количества природных ресурсов. Степень их рационального использования остается, однако, в целом весьма низкой. Ежегодно человечество использует приблизительно 10 млрд. т. минеральных и почти столько же органических сырьевых продуктов. Разработка большинства важнейших полезных ископаемых в мире идет быстрее, чем наращиваются их разведанные запасы. Около 70% затрат в промышленности приходится на сырье, материалы, топливо и энергию. В то же время 10…99% исходного сырья превращаются в отходы, сбрасываемые в атмосферу и водоемы, загрязняющие землю. В угольной промышленности, например, ежегодно образуется примерно 1,3 млрд. т. Вскрышных и шахтных пород и около 80 млн. т. Отходов углеобогащения. Ежегодно выход шлаков черной металлургии составляет около 80 млн. т., цветной 2,5, зол и шлаков ТЭС 60…70 млн. т., древесных отходов около 40 млн. м³.

Промышленные отходы активно влияют на экологические факторы, т.е. оказывают существенное влияние на живые организмы. В первую очередь это относится к составу атмосферного воздуха. В атмосферу поступают газообразные и твердые отходы в результате сгорания топлива и разнообразных технологических процессов. Промышленные отходы активно воздействуют не только на атмосферу, но и на гидросферу, т.е. водную среду. Под влиянием промышленных отходов, сосредоточенных в отвалах, шлаконакопителях, хвостохранилищах и т.д., загрязняется поверхностный сток в районе размещения промышленных предприятий. Сброс промышленных отходов приводит, в конечном счете, к загрязнению вод Мирового океана, которое приводит к резкому снижению его биологической продуктивности и отрицательно влияет на климат планеты. Образование отходов в результате деятельности промышленных предприятий негативно сказывается на качестве почвы. В почве накапливаются избыточные количества губительно действующих на живые организмы соединений, в том числе канцерогенные вещества. В загрязненной «больной» почве идут процессы деградации, нарушается жизнедеятельность почвенных организмов.

Рациональное решение проблемы промышленных отходов зависит от ряда факторов: вещественного состава отходов, их агрегатного состояния, количества, технологических особенностей и т.д. Наиболее эффективным решением проблемы промышленных отходов является внедрение безотходной технологии. Создание безотходных производств осуществляется за счет принципиального изменения технологических процессов, разработке систем с замкнутым циклом, обеспечивающих многократное использование сырья. При комплексном использовании сырьевых материалов промышленные отходы одних производств являются исходными сырьевыми материалами других. Важность комплексного использования сырьевых материалов можно рассматривать в нескольких аспектах. Во-первых, утилизация отходов позволяет решить задачи охраны окружающей среды, освободить ценные земельные угодья, занимаемые под отвалы и шламохранилища, устранить вредные выбросы в окружающую среду. Во- вторых, отходы в значительной степени покрывают потребность ряда перерабатывающих отраслей в сырье. В-третьих, при комплексном использовании сырья снижаются удельные капитальные затраты на единицу продукции и уменьшается срок их окупаемости.

Из отраслей-потребителей промышленных отходов наиболее емкой является промышленность строительных материалов. Установлено, что использование промышленных отходов позволяет покрыть до 40% потребности строительства в сырьевых ресурсах. Применение промышленных отходов позволяет на 10…30% снизить затраты на изготовление строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья, экономия капитальных вложений достигает 35..50%.

б) Классификация промышленных отходов

К настоящему времени отсутствует всесторонняя классификация промышленных отходов. Это обусловлено чрезвычайной пестротой их химического состава, свойств, технологических особенностей, условий образования.

Все отходы промышленности можно разделить на две большие группы: минеральные (неорганические) и органические. Наибольшее значение для производства строительных материалов имеют минеральные отходы. На их долю падает преобладающая доля всех отходов, производимых добывающими и перерабатывающими отраслями промышленности. Эти отходы и в большей мере изучены, чем органические.

Баженовым П.И. предложено классифицировать промышленные отходы в момент выделения их из основного технологического процесса на три класса: А; Б; В.

Продукты класса А (карьерные остатки и остатки после обогащения на полезное ископаемое) имеют химико-минералогический состав и свойства соответствующих горных пород. Область их применения обусловлена агрегатным состоянием, фракционным и химическим составом, физико-механическими свойствами.

Продукты класса Б – искусственные вещества. Они получены как побочные продукты в результате физико-химических процессов, протекающих при обычных или чаще высоких температурах. Диапазон возможного применения этих промышленных отходов шире, чем продуктов класса А.

Продукты класса В образуются в результате физико-химических процессов, протекающих в отвалах. Такими процессами могут быть самовозгорание, распад шлаков и образование порошка. Типичными представителями отходов этого класса являются горелые породы.

2. Опыт применения отходов металлургии, топливной промышленности и энергетики

а) Вяжущие материалы на основе шлаков и зол

Основная масса отходов при получении металлов и сжигании твердого топлива образуется в виде шлаков и зол. Кроме шлаков и зол при производстве металла в больших количествах образуются отходы в виде водных суспензий дисперсных частиц-шламы.

Ценным и весьма распространенным минеральным сырьем для производства строительных материалов являются горелые породы и отходы углеобогащения, а также вскрышные породы и отходы обогащения руд.

Производство вяжущих материалов относится к наиболее эффективным областям применения шлаков. Шлаковые вяжущие можно подразделить на следующие основные группы: шлакопортландцементы, сульфатно-шлаковые, известково-шлаковые, шлако-щелочные вяжущие.

Шлаки и золы можно рассматривать как в значительной мере подготовленное сырье. В их составе окись кальция (CaO) связана в различных химических соединениях, в том числе и в виде двухкальциевого силиката - одного из минералов цементного клинкера. Высокий уровень подготовки сырьевой смеси при применении шлаков и зол обеспечивает повышение производительности печей и экономии топлива. Замена глины доменным шлаком позволяет снизить на 20% содержание известкового компонента, уменьшить при сухом производстве клинкера удельный расход сырья и топлива на 10…15%, а также повысить производительность печей на 15%.

Применением маложелезистых шлаков – доменных и феррохромовых – и созданием восстановительных условий плавки получают в электропечах белые цементы. На основе феррохромовых шлаков окислением металлического хрома в расплаве можно получить клинкеры, при использовании которых цементы с ровной и стойкой окраской.

Сульфатно-шлаковые цементы – это гидравлические вяжущие вещества, получаемые совместным тонким измельчением доменных гранулированных шлаков и сульфатного возбудителя твердения – гипса или ангидрида с небольшой добавкой щелочного активизатора: извести, портландцемента или обожженного доломита. Наиболее широкое распространение из группы сульфатно-шлаковых получил гипсошлаковый цемент, содержащий 75…85% шлака, 10…15% двуводного гипса или ангидрида, до2% окиси кальция или 5% портландцементного клинкера. Высокая активизация обеспечивается при использовании ангидрита, обожженного при температуре около 700º С, и высокоглиноземистых основных шлаков. Активность сульфатно-шлакового цемента существенно зависит от тонкости измельчения. Высокая удельная поверхность (4000…5000 см²/г) вяжущего достигается с помощью мокрого помола. При достаточно высокой тонкости измельчения в рациональном составе прочность сульфатно–шлакового цемента не уступает прочности портландцемента. Как и другие шлаковые вяжущие, сульфатно-шлаковый цемент имеет не большую теплоту гидратации – к 7 сут., что позволяет применять его при возведении массивных гидротехнических сооружений. Этому способствует также его высокая стойкость к воздействию мягких сульфатных вод. Химическая стойкость сульфатно-шлакового цемента выше, чем шлакопортландцемента, что делает его применение особенно целесообразным в различных агрессивных условиях.

Известково-шлаковые и известково-зольные цементы – это гидравлические вяжущие вещества, получаемые совместным помолом доменного гранулированного шлака или золы уноса ТЭС и извести. Их применяют для приготовления строительных растворов марок не более М 200. Для регулирования сроков схватывания и улучшения других свойств этих, вяжущих при изготовлении их вводится до 5% гипсового камня. Содержание извести составляет 10%...30%.

Известково-шлаковые и зольные цементы по прочности уступают сульфатно-шлаковым. Их марки: 50, 100, 150 и 200. Начало схватывания должно наступать не ранее чем через 25 мин., а конец – не позднее чем через 24 ч. после начала затворения. При снижении температуры, особенно после 10º С, нарастание прочности резко замедляется и, наоборот, повышение температуры при достаточной влажности среды способствует интенсивному твердению. Твердение на воздухе возможно лишь при после достаточного продолжительного твердения (15…30 сут.) во влажных условиях. Для этих цементов характерна низкая морозостойкость, высокая стойкость в агрессивных водах и малая экзотермия.

Шлакощелочные вяжущие состоят из тонкоизмельченного гранулированного шлака (удельная поверхность≥3000 см²/г) и щелочного компонента – соединений щелочных металлов натрия или калия.

Для получения шлакощелочного вяжущего приемлемы гранулированные шлаки с различным минералогическим составом. Решающим условием их активности является содержание стекловидной фазы, способной взаимодействовать со щелочами.

Свойства шлакощелочного вяжущего зависят от вида, минералогического состава шлака, тонкости его помола, вида и концентрации его раствора щелочного компонента. При удельной поверхности шлака 3000…3500 см²/г количество воды для образования теста нормальной густоты составляет 20…30% массы вяжущего. Прочность шлакощелочного вяжущего при испытании образцов из теста нормальной густоты составляет 30…150 МПа. Для них характерен интенсивный рост прочности как в течении первого месяца, так и в последующие сроки твердения. Так, если прочность портландцемента через 3 мес. твердения в оптимальных условиях превышает марочную примерно в 1,2 раза, то шлакощелочного вяжущего в 1,5 раза. При тепловлажностной обработке процесс твердения ускоряется также интенсивнее, чем при твердении портландцемента. При обычных режимах пропаривания, принятых в технологии сборного железобетона, в течение 28 сут. достигается 90…120% марочной прочности.

Щелочные компоненты, входящие в состав вяжущего, выполняют роль противоморозной добавки, поэтому шлакощелочные вяжущие достаточно интенсивно твердеют при отрицательных температурах.

б) Заполнители из шлакозольных отходов

Шлаковые и зольные отходы представляют богатейшую сырьевую базу для производства как тяжелых, так и легких пористых заполнителей бетона. Основными видами заполнителей на основе металлургических шлаков являются шлаковый щебень и шлаковая пемза.

Из топливных шлаков и зол изготавливают пористые заполнители, в том числе аглопорит, Зольный гравий, глинозольный керамзит.

К эффективным видам тяжелых заполнителей бетона, не уступающим по физико-механическим свойствам продукта дробления плотных природных каменных материалов, относится литой шлаковый щебень. При производстве этого материала литой огненно-жидкий шлак из шлаковозных ковшей сливается слоями толщиной 200…500 мм на специальные литейные площадки или в тарпециевидные ямы-траншеи. При выдерживании в течение 2…3 ч. на открытом воздухе температура расплава в слое снижается до 800° С, и шлак кристаллизуется. Затем он охлаждается водой, что приводит к развитию в слое шлака многочисленных трещин. Шлаковые массивы на литейных площадках или в траншеях разрабатываются эскаваторами с последующим дроблением.

Литой шлаковый щебень характеризуется высокими морозо и жаростойкостью, а также сопротивлением истиранию. Стоимость его в 3…4 раза ниже, чем щебня из природного камня.

Шлаковая пемза (тормозит) – одно из наиболее эффективных видов искусственных пористых заполнителей. Ее получаю поризацией шлаковых расплавов в результате их быстрого охлаждения водой, воздухом или паром, а также воздействием минеральных газообразователей. Из технологических способов получения шлаковой пемзы наиболее часто применяются бассейновый, струйный и гидроэкранный способы.

Топливные шлаки и золы являются лучшим сырьем для производства искусственного пористого заполнителя – аглопорита. Это обусловлено, во-первых, способностью золошлакового сырья так же, как глинистых пород и других алюмосиликатных материалов, спекаться на решетках агломерационных машин, во-вторых, содержанием в нем остатка топлива, достаточных для процесса агломерации. При использовании обычной технологии аглопорит получают в виде щебня из песка. Из зол ТЭС можно получать и аглопоритовый гравий, имеющий высокие технико-экономические показатели.

Главная особенность технологии аглопоритового гравия в том, что в результате агломерации сырья образуется не спекшийся корж, а обожженные гранулы. Сущность технологии производства аглопоритового гравия заключается в получении сырцовых зольных гранул крупностью 10…20 мм, укладке их на колосники ленточной агломерационной машины слоем толщиной 200…300 мм и термической обработке.

Производство аглопритового по сравнению с обычным производством аглопорита характеризуется снижением на 20…30% расхода технологического топлива, более низким разрежением воздуха в вакуум-камерах и увеличением удельной производительности в 1,5…3 раза. Аглопоритовый гравий имеет плотную поверхностную оболочку и поэтому при практически равной объемной массе со щебнем отличается от него более высокой прочностью и меньшим водопглощением. Расчеты что замена 1 млн. м³ привозного природного щебня агдопортовым гравием из золы ТЭС лишь за счет сокращения транспортных расходов при перевозках на расстояние 500…1000 км дает экономии 2 млн. рублей. Применение аглопорита на основе зол и шлаков ТЭС позволяет получать легкие бетоны марок 50…4000 с объемной массой от 900 до 1800 кг/м³ при расходе цемента от 200 до 400 кг/м³.

Зольный гравий получают гранулированием подготовленной золошлаковой смеси или золы-уноса ТЭС с последующим спеканием и вспучиванием во вращающейся печи при температуре 1150…1250° С. На зольном гравии получают легкие бетоны с такими же примерно показателями, как и при использовании аглопоритного гравия. При производстве зольного гравия эффективны лишь вспучивающие золы ТЭС с содержанием топливных остатков не более 10%.

Глинозольный керамзит – продукт вспучивания и спекания во вращающейся печи гранул, сформированных из смеси глин и золошлаковых отходов ТЭС. Зола может составлять от 30 до 80% всей массы сырья. Введение глинистого компонента улучшает формовочные свойства шихты, способствует выгоранию остатков угля в золе, что позволяет использовать золы с повышенным содержанием несгоревшего топлива.

Объемная масса глинозольного керамзита составляет 400..6000 кг/м³, а прочность при сдавливании в стальном цилиндре 3,4…5 МПа. Главные преимущества производства глинозольного керамзита по сравнению с аглопоритом и зольным гравием – возможность использования золы ТЭС из отвалов во влажном состоянии без использования сушильных и помольных агрегатов и более простой способ формирования гранул.

в) Плавленые и искусственные каменные материалы на основе шлаков и зол

К основным направлениям переработки металлургических и топливных шлаков, а также зол наряду с производством вяжущих, заполнителей и бетонов на их основе относится получение шлаковой ваты, литых материалов и шлакоситталов, зольной керамики и силикатного кирпича.

Шлаковая вата – разновидность минеральной ваты, занимающей ведущее место среди теплоизоляционных материалов, как по объему выпуска, так и по строительно-техическим свойствам. В производстве минеральной ваты доменные шлаки нашли наибольшее применение. Использование здесь шлака вместо природного сырья дает экономию до 150 грн. на 1 т. Для получения минеральной ваты наряду с доменными применяются также ваграночные, мартеновские шлаки и шлаки цветной металлургии.

Требуемое соотношение кислотных и основных оксидов в шихте обеспечивается применением кислых шлаков. Кроме того, кислые шлаки более устойчивы против распада, недопустимого в минеральной вате. Повышение содержания кремнезема расширяет температурный интервал вязкости, т.е. разность температур, в пределах которых возможно волокнообразование. Модуль кислотности шлаков корректируется введением в шихту кислых или основных добавок.

Из расплава металлургических и топливных шлаков отливают разнообразные изделия: камни для мощения дорог и полов промышленных зданий, тюбинги, бордюрный камень, противокоррозионные плитки, трубы. Изготовление шлакового литья началось одновременно с внедрением в металлургию доменного процесса. Литые изделия из шлакового расплава экономически более выгодны по сравнению с каменным литьем, приближаясь к нему по механическим свойствам. Объемная масса плотных литых изделий из шлака достигает 3000 кг/м³, предел прочности на сжатие 500 МПа.

Шлакоситаллы – разновидность стеклокристаллических материалов, получаемых направленной кристаллизацией стекол. В отличие от других ситаллов сырьевыми материалами для них служат шлаки черной и цветной металлургии, а также золы сжигания каменного угля. Шлакоситаллы разработаны впервые в СССР. Они широко применяются в строительстве как конструкционные и отделочные материалы, обладающие высокой прочностью. Производство шлакоситаллов заключается в варке шлаковых стекол, формировании из них изделий и последующей их кристаллизации. Шихта для получения стекол состоит из шлака, песка, щелочесодержащих и других добавок. Наиболее эффективно использование огненно-жидких металлургических шлаков, что экономит до 30…40% всего тепла, затрачиваемого на варку.

Шлакоситаллы все шире применяются в строительстве. Плитами листового шлакосситалла облицовывают цоколи и фасады зданий, отделывают внутренние стены и перегородки, выполняют из них ограждения балконов и кровли. Шлакостиалл – эффективный материал для ступеней, подоконников и других конструктивных элементов зданий. Высокая износостойкость и химическая стойкость позволяют успешно применять Шлакоситаллы для защиты строительных конструкций и аппаратуры в химической, горнорудной и других отраслях промышленности.

Золошлаковые отходы ТЭС могут служить отощающими топливосодержащими добавками в производстве керамических изделий на основе глинистых пород, а также основным сырьем для изготовления зольной керамики. Наиболее широко применяют топливные золы и шлаки как добавки при производстве стеновых керамических изделий. Для изготовления полнотелого и пустотелого кирпича и керамических камней в первую очередь рекомендуется использовать легкоплавкие золы с температурой размягчения до 1200° С. Золы и шлаки, содержащие до 10% топлива, применяют как отощающие, а 10% и более – как топливосодержащие добавки. В последнем случае можно существенно сократить или исключить введение в шихту технологического топлива.

Разработан ряд технологических способов получения зольной керамики, где Золошлаковые отходы ТЭС являются уже не добавочным материалом, а основным сырьевым компонентом. Так, при обычном оборудовании кирпичных заводов может быть изготовлен зольный кирпич из массы, включающей золу, шлак и натриевое жидкое стекло в количестве 3% по объему. Последнее выполняет роль пластификатора, обеспечивая получение изделий с минимальной влажностью, что исключает необходимость сушки сырца.

Зольную керамику выпускают в виде прессованных изделий из массы, включающей 60…80% золы-уноса, 10…20% глины и друге добавки. Изделия поступают на сушку и обжиг. Зольная керамика может служить не только стеновым материалом, обладающим стабильной прочностью и высокой морозостойкостью. Она характеризуется высокой кислотостойкостью и низкой истераемостью, что позволяет изготавливать из нее тротуарные и дорожные плиты и изделия, обладающие высокой долговечностью.

В производстве силикатного кирпича зола ТЭС используется как компонент вяжущего или заполнителя. В первом случае расход ее достигает 500 кг., во втором – 1,5…3,5 т. на 1 тыс. шт. кирпича. При введении угольной золы расход извести снижается на 10…50%, а сланцевые золы с содержанием CaO+MgO до 40…50% могут полностью заменить известь в силикатной массе. Зола в известково-зольном вяжущем является не только активной кремнеземистой добавкой, но и способствует пластификации смеси и повышению в 1,3…1,5 раза прочности сырца, что особенно важно для обеспечения нормальной работы автоматов-укладчиков.

г) Золы и шлаки в дорожно-строительных и изоляционных материалах

Крупнотоннажным потребителем топливных зол и шлаков является дорожное строительство, где золы и золошлаковые смеси используют для устройства подстилающих и нижних слоев оснований, частичной замены вяжущих при стабилизации грунтов цементом и известью, как минеральный порошок в асфальтовых бетонах и растворах, как добавки в дорожных цементных бетонах.

Золы, полученные при сжигании углей и горючих сланцев, применяются в качестве наполнителей кровельных и гидроизоляционных мастик. Золошлаковые смеси в дорожном строительстве применяют неукрепленными и укрепленными. Неукрепленные золошлаковые смеси используют в основном в качестве материала для устройства подстилающих и нижних слоев оснований дорог областного и местного значения. При содержании не более 16% пылевидной золы их применяют для улучшения грунтовых покрытий, подвергаемых поверхностной обработке битумной или дегтевой эмульсией. Конструктивные слои дорог можно выполнить из золошлаковых смесей с содержанием золы не более 25…30%. В гравийно-щебеночных основаниях в качестве уплотняющей добавки целесообразно применять золошлаковую смесь с содержанием пылевидной золы до 50%, Содержание несгоревшего угля в топливных отходах ТЭС, применяемых для возведения дорог, не должно превышать 10%.

Также как и природные каменные материалы относительно высокой прочности, золошлаковые отходы ТЭС служат для изготовления битумоминеральных смесей, применяемых для создания конструктивных слоев дорог 3-5 категорий. Из топливных шлаков, обработанных битумом или дегтем (до 2% по массе), получают черный щебень. Смешивая подогретую до 170…200° С золу с 0,3…2% раствора битума в зеленом масле, получают гидрофобный порошок с объемной массой 450…6000 кг/м³. Гидрофобный порошок одновременно может выполнять функции гидро- и теплоизоляционного материала. Распространено применение зол в качестве наполнителя мастик.

д) Материалы на основе шламов металлургических производств

Для производства строительных материалов промышленное значение имеют нефелиновые, бокситовые, сульфатные, белые и многокальциевые шламы. Объем одних лишь нефелиновых шламов, пригодных для использования, составляет ежегодно свыше 7 млн.т.

Основным направлением применения шламовых отходов металлургической промышленности являются изготовление бесклинкерных вяжущих, материалов на их основе, получение портландцемента и смешенных цементов. В промышленности особенно широко используется нефелиновый (белитовый) шлам, получаемый при извлечении глинозема из нефелиновых пород.

Под руководством П.И. Баженова разработана технология изготовления нефелинового цемента и материалов на его основе. Нефелиновый цемент является продуктом совместного помола или тщательного перемешивания предварительного измельченных нефелинового шлама (80…85%), извести или другого активизатора, например портландцемента (15…20%) и гипса (4…7%). Начало схватывания нефелинового цемента должно наступать не ранее чем через 45 мин., конец – не позднее чем через 6ч. после его затворения, Его марки 100, 150, 200 и 250.

Нефелиновый цемент является эффективным для кладочных и штукатурных растворов, а также для бетонов нормального и особенно автоклавного твердения. ПО пластичности и времени схватывания растворы на нефелиновом цементе близки к известково-гипсовым растворам. В бетонах нормального твердения нефелиновый цемент обеспечивает получение марок 100…200, в автоклавных – марок 300…500 при расходе 250…300 кг/м³. Особенностями бетонов на нефелиновом цементе является низкая экзометрия, что важно учитывать при строительстве массивных гидротехнических сооружений, высокое сцепление со стальной арматурой после автоклавной обработки, повышенная стойкость в минерализованных водах.

Близким по составу к нефелиновому цементу являются вяжущие на основе бокситового, сульфатного и других шламов металлургических производств. Если значительная часть этих минералов гидратирована, для проявления вяжущих свойств шламов необходима их сушка в интервале 300…700° С. для активизации этих вяжущих целесообразно введение добавок извести и гипса.

Шламовые вяжущие относятся к категории местных материалов. Наиболее рационально применять их для изготовления изделий автоклавного твердения. Однако они могут, применятся и в строительных растворах, при отделочных работах, изготовлении материалов с органическими заполнителями, например фибролита. Химический состав ряда металлургических шламов позволяет применять их в качестве основного сырьевого компонента портландцементного клинкера, а также активной добавки в производстве портландцемента и смешанных цементов.

е) Применение горелых пород, отходов углеобогащения, добычи и обогащения руд

Основная масса горелых пород является продуктом обжига пустых пород, сопутствующих месторождениям каменных углей. Разновидностями горелых пород являются глиежи – гилинстые и глинисто-песчанные породы, обожженные в недрах земли при подземных пожарах в угольных пластах, и отвальные, перегоревши шахтные породы.

Возможности применения горелых пород и отходов углеобогащения в производстве строительных материалов весьма разнообразны. Горелые породы, как и другие обожженные глинистые материалы, обладают активностью по отношению к извести и используются в роли гидравлических добавок в вяжущих известково-пуццоланового типа, портландцементе, пуццолановом портландцементе и автоклавных материалах, Высокая адсорбционная активность и сцепление с органическими вяжущими позволяют применять их в асфальтовых и полимерных композициях. Естественно, обжигаемые в недрах земли или в терриконах угольных шахт горелые породы – аргиллиты, алевролиты и песчаники – имеют керамическую природу и могут, применятся в производстве жаростойких бетонов и пористых заполнителей. Некоторые горелые породы являются легкими нерудными материалами, что обусловливает их использование как заполнителей для легких растворов и бетонов.

Отходы углеобогащения – ценный вид минералогического сырья, в основном используемый в производстве стеновых керамических материалов и пористых заполнителей. По химическому составу отходы углеобогащения близки к традиционному глинистому сырью. В роли вредной примеси в них выступает сера, содержащаяся в сульфатных Ии сульфидных соединениях. Теплотворная способность их колеблется в широких пределах – от 3360 до 12600 кДжкг и более.

в производстве стеновых керамических изделий отходы углеобогащения применяют как отощающую или выгорающую топливосодержащую добавку. До введения в керамическую шихту кусковые отходы дробят. Предварительное дробление не требуется для шлама размером частиц менее 1мм. Шлам предварительно подсушивается до влажности 5…6%. Добавка отходов при получении кирпича пластическим способом должна составлять 10…30%. Введение оптимального количества топливо содержащей добавки в результате более равномерного обжига значительно улучшает прочностные показатели изделий (до 30…40%), экономит топливо (до30%), исключает необходимость введения в шихту каменного угля, повышает производительность печей.

Возможно применение шлама углеобогащения сравнительно высокой теплотворной способности (18900…21000кДж/кг) в качестве технологического топлива. Он не требует дополнительного дробления, хорошо распределяется по садке при засыпке через топливные отверстия, что способствует равномерному обжигу изделий, а главное намного дешевле угля.

Из некоторых разновидностей отходов обогащения каменного угля можно производить не только аглопорит, но и керамзит. Ценным источником нерудных материалов являются попутно добываемые породы горнодобывающих отраслей промышленности. Основным направлением утилизации этой группы отходов является производство прежде всего заполнителей бетонов и растворов, дорожно-строительных материалов, бутового камня.

Строительный щебень получают из попутных пород при добыче железной и других руд. Высококачественным сырьем для производства щебня являются безрудные железистые кварциты: роговики, кварцитовые и кристаллические сланцы. Щебень из попутных пород при добычи железной руды получают на дробильно-сортировочных установках, а также сухой магнитной сепарацией.

3. Опыт применения отходов химико-технологических производств и переработки древесины

а) Применение шлаков электротермического производства фосфора

Важным источником строительного сырья являются также сельскохозяйственные отходы растительного происхождения. Ежегодный выход, например, отходов стеблей хлопчатника составляет около 5 млн. т. в год, а льняной костры более 1 млн. т.

Отходы древесины образуются на всех стадиях ее заготовки и переработки. К ним относятся ветви, сучья, вершины, откомплевки, козырьки, опилки, пни, корни, кора и хворост, в сумме составляющие около 21% всей массы древесины. При переработке древесины на пиломатериалы выход продукции достигает 65%, остальная часть образует отходы в виде горбыля (14%), опилок (12%), срезок и мелочи (9%). При изготовлении из пиломатериалов строительных деталей, мебели и других изделий возникают отходы в виде стружки, опилок и отдельных кусков древесины – срезок, составляющих до 40% массы переработанных пиломатериалов.

Наибольшее значение для производства строительных материалов и изделий имеют опилки, стружка и кусковые отходы. Последние используют как непосредственно для изготовления клееных строительных изделий, так и переработки на технологическую щепу, а затем стружку, дробленку, волокнистую массу. Разработана технология получения строительных материалов из коры и одубины – отхода производства дубильных экстрактов.

Фосфорные шлаки - это побочный продукт производства фосфора термическим способом в электропечах. При температуре 1300…1500° С фосфат кальция взаимодействует с углеродом кокса и кремнеземом, в результате чего образуется фосфор и шлаковый расплав. Шлак сливается из печей в огненно-жидком состоянии и гранулируется мокрым способом. На 1 т. фосфора приходится 10…12т шлака. На крупных химических предприятиях получают до двух млн. т. шлака в год. Химический состав фосфорных шлаков близок к составу доменных.

Из фосфорно-шлаковых расплавов можно получать шлаковую пемзу, вату и литые изделия. Шлаковую пемзу получают по обычной технологии без изменения состава фосфорных шлаков. Она имеет объемную насыпную массу 600…800 кг/м³ и стекловидную мелкопористую структуру. Фосфорно-шлаковая вата характеризуется длинными тонкими волокнами и объемной массой 80…200 кг/м³. Фосфорно-шлаковые расплавы могут перерабатывается в литой щебень по траншейной технологии, применяемой на металлургических предприятиях.

б) Материалы на основе гипссодержащих и железистых отходов

Потребность промышленности строительных материалов в гипсовом камне в настоящее время превышает 40 млн.т. В то же время потребность в гипсовом сырье может быть в основном удовлетворенна за счет гипссодержащих отходов химической, пищевой, лесохимической промышленности. В 1980 г. в нашей стране выход отходов и побочных продуктов, содержащих сульфаты кальция, достиг примерно 20 млн. т в год, в том числе фосфогипса – 15,6 млн. т.

Фосфогипс - отход сернокислотной обработки апатитов или фосфоритов в фосфорную кислоту или концентрированные фосфорные удобрения. Он содержит 92…95% двуводного гипса с механической примесью 1…1,5% пятиокиси фосфора и некоторого количества других примесей. Фосфогипс имеет вид шлама влажностью 20…30% с высоким содержанием растворимых примесей. Твердая фаза шлама тонкодисперсная и более чем на 50% состоит из частиц размером менее 10мкм. Стоимость транспортирования и хранения фосфогипса в отвалах составляет до 30% общей стоимости сооружений и эксплуатации основного производства.

При производстве фосфорной кислоты способом экстракции по полугидратной схеме отходом является фосфополугидрат сульфата кальция, содержащий 92…95% - основного компонента высокопрочного гипса. Однако наличие на поверхности кристаллов полугидрата пассивирующих пленок заметно сдерживает проявление вяжущих свойств у этого продукта без специальной его технологической обработке.

При обычной технологии гипсовые вяжущие на основе фосфогипса низкокачественны, что объясняется высокой водопотребностью фосфогипса, обусловленной большой пористостью полугидрата в результате наличия крупных кристаллов в исходном сырье. Если водопотребность обычного строительного гипса 50…70%, то для получения теста нормальной густоты из фосфогипсового вяжущего без дополнительной обработки требуется воды 120…130%. Отрицательно влияют на строительные свойства фосфогипса и содержащиеся в нем примеси. Это влияние несколько снижается при домоле фосфогипса и формирования изделий методом виброукладки. В этом случае качество фосфогипсового вяжущего повышается, хотя и остается ниже, чем строительного гипса из природного сырья.

В МИСИ на основе фосфогипса получено композиционное вяжущее повышенной водостойкости, содержащее 70…90% α-полугидрата, 5…20% портландцемента и 3…10% пуццолановых добавок. При удельной поверхности 3000…4500 см²/г водопотребность вяжущего составляет 35…45%, схватывание начинается через 20…30 мин, кончается через 30…60 мин., предел прочности на сжатие равен 30…35 МПа, коэффициент размягчения 0,6…0,7. водостойкое вяжущее получают при гидротермальной обработке в автоклаве смеси фосфогипса, портландцемента и добавок, содержащих активный кремнезем.

В цементной промышленности Фосфогипс применяют как минерализатор при обжиге клинкера и вместо природного гипса как добавку для регулирования схватывания цемента. Добавка 3…4% в шлам позволяет увеличить коэффициент насыщения клинкера с 0.89…0,9 до 0,94…0,96 без снижения производительности печей, повысить стойкость футеровки в зоне спекания вследствие равномерного образования устойчивой обмазки и получить легко размалываемый клинкер. Установлена пригодность фосфогипса для замены гипса при помоле цементного клинкера.

Широкое применение фосфогипса как добавки в производстве цемента возможно лишь при его подсушке и гранулировании. Влажность гранулированного фосфогипса не должна превышать 10…12%. Сущность основной схемы гранулирования фосфогипса заключается в обезвоживании части исходного фосфогипсового шлама при температуре 220…250° С до состояния растворимого ангидрида с последующим смешиванием его с остальной частью фосфогипса. При смешении фосфоангидрида с фосфогипсом во вращающемся барабане обезвоженный продукт гидратируется за счет свободной влаги исходного материала, и в результате образуются твердые гранулы двуводногофосфогипса. Возможен и другой метод гранулирования фосфогипса – с упрочняющей добавкой пиритных огарков.

Кроме производства вяжущих и изделий на их основе известны и другие пути утилизации гипссодержащих отходов. Опыты показали, что добавка до 5% фосфогипса в шихту при производстве кирпича интенсифицирует процесс сушки и способствует повышению качества изделий. Объясняется это улучшением керамико-технологических свойств глиняного сырья за счет присутствия основного компонента фосфогипса – двуводного сульфата кальция.

Из железистых отходов наиболее широко применяются пиритные огарки. В частности в производстве портландцементного клинкера их используют как корректирующую добавку. Однако огарки, расходуемые в цементной промышленности, составляют лишь небольшую часть их общего выхода на предприятиях по производству серной кислоты, потребляющих в качестве основного исходного сырья серный колчедан.

Разработана технология изготовления высокожелезистых цементов. Исходными компонентами для получения таких цементов служат мел (60%) и пиритные огарки (40%). Сырьевую смесь обжигают при температуре 1220…1250º С. Высокожелезистые цементы характеризуются нормальными сроками схватывания при введении в сырьевую смесь до 3% гипса. Прочность их на сжатие в условиях водного и воздушно-влажного твердения в течении 28 сут. соответствует маркам 150 и 200, а при пропаривании в автоклавной обработке увеличивается в 2 …2,5 раза. Высокожелезистые цементы являются безусадочными.

Пиритные огарки в производстве искусственных заполнителей бетонов могут служить как добавкой, так и основным сырьем. Добавку пиритных огарков в количестве 2…4% общей массы вводят для увеличения газотворной способности глин при получении керамзита. Этому способствует распад в огарках при 700…800º С остатков пирита с образованием сернистого газа и восстановлением оксидов железа под влиянием органических примесей, присутствующих в глинистом сырье, с выделением газов. Железистые соединения, особенно в закисной форме, действуют как плавни, вызывая разжижение расплава и уменьшение температурного интервала изменения его вязкости.

Железосодержащие добавки применяют в производстве стеновых керамических материалов для снижения температуры обжига, повышения качества и улучшения цветовых характеристик. Положительные результаты дает предварительное прокаливание огарков для разложения примесей сульфидов и сульфатов, образующих при обжиге газообразные продукты, присутствие которых снижает механическую прочность изделий. Эффективно введение в шихту 5…10% огарков, особенно в сырье с низким количеством плавней и недостаточной спекаемостью.

В производстве фасадных плиток полусухим и шлинкерным способами прокаленные огарки могут добавляться в шихты в количестве от 5 до 50% по массе. Использование огарков позволяет выпускать цветные керамические фасадные плитки без дополнительного введения в глину шамота. При этом температура обжига плиток из тугоплавких и огнеупорных глин снижается на 50…100° С.

в) Материалы из отходов лесохимии и переработки древесины

Для производства строительных материалов наиболее ценным сырьем из отходов химической промышленности являются шлаки электротермического производства фосфора, гипссодержащие и известковые отходы.

К отходам зимико-технологических производств можно отнести изношенную резину и вторичное полимерное сырье, а также ряд побочных продуктов предприятий строительных материалов: цементную пыль, осадки в водоочистительных аппаратах асбестоцементных предприятий., бой стекла и керамики. Отходы составляют до 50% всей массы перерабатываемой древесины, большая часть из них в настоящее время сжигается или вывозится в отвал.

Предприятия строительных материалов, расположенные вблизи гидролизных заводов, могут успешно утилизировать лигнин – один из наиболее емких отходов лесохимии. Опыт работы ряда кирпичных заводов позволяет считать лигнин эффективной выгорающей добавкой. Он хорошо смешивается с другими компонентами шихты, не ухудшает ее формировочных свойств и не затрудняет резку бруса. Наибольший эффект его применения имеет место при сравнительно небольшой карьерной влажности глины. Запрессованный в сырец лигнин при сушке не горит. Горючая часть лигнина полностью улетучивается при температуре 350…400º С, зольность его составляет 4…7%. Для обеспечения кондиционной механической прочности обыкновенного глиняного кирпича лигнин следует вводить в формировочную шихту в количестве до 20…25% ее объема.

В производстве цемента лигнин можно использовать как пластификатор сырьевого шлама и интенсификатор измельчения сырьевой смеси и цемента. Дозировка лигнина в этом случае составляет 0,2…0,3%. Разжижающееся действие гидролизного лигнина объясняется присутствием в нем веществ фенольного характера, хорошо снижающих вязкость известняково-глинистых суспензий. Действие лигнина при помоле заключается главным образом в уменьшении слипания мелких фракций материала и их налипании на мелющие тела.

Древесные отходы без предварительной переработки (опилки, стружка) или после измельчения (щепа, дробленка, древесная шерсть) могут служить заполнителями в строительных материалах на основе минеральных и органических вяжущих, эти материалы характеризуются невысокой объемной массой и теплопроводностью, а также хорошей обрабатываемостью. Пропиткой древесных заполнителей минерализаторами и последующим смешиванием с минеральными вяжущими обеспечивается биостойкость и трудносгораемость материалов на их основе. Общие недостатки материалов на древесных заполнителях – высокое водопоглащение и сравнительно низкая водостойкость. По назначению эти материалы делятся на теплоизоляционные и конструктивно-теплоизоляционные.

Главными представителями группы материалов на древесных заполнителях и минеральных вяжущих являются арболит, фибролит и опилкобетоны.

Арболит - легкий бетон на заполнителях растительного происхождения, предварительно обработанных раствором минерализатора. Он применяется в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве в виде панелей и блоков для возведения стен и перегородок, плит перекрытий и покрытий зданий, теплоизоляционных и звукоизоляционных плит. Стоимость зданий из арболита на 20…30% ниже чем из кирпича. Арболитовые конструкции могут эксплуатироваться при относительной влажности воздуха помещений не более 75%. При большой влажности требуется устройство пароизоляционного слоя.

Фибролит в отличие от арболита в качестве заполнителя и одновременно армирующего компонента включает древесную шерсть – стружку длинной от 200 до 500 мм., шириной 4…7 мм. и толщиной 0,25…0,5 мм. Древесную шерсть получают из неделовой древесины хвойных, реже лиственных пород. Фибролит отличается высокой звукопоглащаемостью, легкой обрабатываемостью, гвоздимостью, хорошим сцеплением со штукатурным слоем и бетоном. Технология производства фибролита включает приготовление древесной шерсти, обработки ее минерализатором, смешиванием с цементом, прессование плит и их термическую обработку.

Опилкобетоны – это материал на основе минеральных вяжущих и древесных опилок. К ним относятся ксилолит, ксилобетон и некоторые другие материалы, близкие к ним по составу и технологии.

Ксилолитом называется искусственный строительный материал, полученный в результате твердения смеси магнезиального вяжущего и древесных опилок, затворенной раствором хлорида или сульфата магния. В основном ксилолит применяется для устройства монолитных или сборных покрытий пола. Преимущества ксилолитовых полов – относительно небольшой коэффициент теплоусвоения, гигиеничность, достаточная твердость, низкая истираемость, возможность разнообразной цветной окраски.

Ксилобетоны - разновидность легкого бетона, заполнителем которого служат опилки, а вяжущим – цемент или известь и гипс, ксилобетон при объемной массе 300…700 кг/м³ и прочности на сжатии 0,4…3 МПа применяют как теплоизоляционный, а при объемной массе 700…1200 кг/м³ и прочности на сжатие до 10 МПА – как конструктивно-теплоизоляционный материал.

Клееная древесина относится к наиболее эффективным строительным материалам. Она может быть слоистой или полученной из шпона (фанера, древеснослоистые пластики); массивной из кусковых отходов лесопиления и деревообработке (панели, шиты, брусья, доски) и комбинированной (столярные плиты). Преимущества клееной древесины – низкая объемная масса, водостойкость, возможность получения из маломерного материала изделий сложной формы, крупных конструктивных элементов. В клееных конструкциях ослабляется влияние анизотропности древесины и его пороков, они характеризируется повышенной глиностойкостью и низкой возгораемостью, не подвержены усушке и короблении. Клееные деревянные конструкции по срокам и трудозатратам при возведении зданий, стойкости при возведении агрессивной воздушной среды часто успешно конкурируют со стальными и железобетонными конструкциями. Их применение эффективно при возведении сельскохозяйственных и промышленных предприятий, выставочных и торговых павильонов, спортивных комплексов, зданий и сооружений сборно-разборного типа.

Древесно-стружечные плиты – это материал, полученный горячим прессованием измельченной древесины, смешанной со связующими веществами – синтетическими полимерами. Преимуществами этого материала являются однородность физико-механических свойств в различных направлениях, сравнительно небольшие линейные изменения при переменной влажности, возможность высокой механизации и автоматизации производства.

Строительные материалы на основе некоторых отходов древесины могут изготавливаться без применения специальных вяжущих. Частицы древесины в таких материалах связываются в результате сближения и переплетения волокон, их когезионной способности и физико-химических связей, возникающих в процессе обработки пресс-массы при высоких давлении и температуры.

Без применения специальных связующих получают древесно-волокнистые плиты.

Древесно-волокнистые плиты – материал, формируемый из волокнистой массы с последующей тепловой обработкой. Примерно 90% всех древесно-волокнистых плит изготовляют из древесины. Исходным сырьем служат неделовая древесина и отходы лесопильного и деревообрабатывающего производств. Плиты можно получать из волокон лубяных растений и из другого волокнистого сырья, обладающего достаточной прочностью и гибкостью.

В группу древесных пластиков входят: Древесно-слоистые пластики – материал из листов шпона, пропитанных синтетическим полимером резольного типа и склеенных в результате термической обработки давлением, лигноуглеводные и пьезотермопластики, производимые из древесных опилок высокотемпературной обработкой пресс-массы без ввода специальных вяжущих. Технология лигноуглеводных пластиков состоит из подготовки, сушки и дозировки древесных частиц, формования ковра, холодной его подпрессовке, горячего прессования и охлаждения без снятия давления. Область применения лигноуглеводных пластиков такая же, как древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит.

Пьезотермопластики могут изготавливаются из опилок двумя способами – без предварительной обработки и с гидротермальной обработкой исходного сырья. По второму способу кондиционные опилки обрабатываются в автоклавах паром при температуре 170…180º С и давлении 0,8…1 МПа в течении 2 ч. Гидролизованная пресс-масса частично высушивается и при определенной влажности последовательно подвергается холодному и горячему прессованию.

Из пьезотермопластиков выпускают плитки для пола толщиной 12мм. Исходным сырьем могут служить опилки или измельченная древесина хвойных и лиственных пород, льняная или конопляная костра, камыш, гидролизный лигнин, одубина.

г) Утилизация собственных отходов в производстве строительных материалов

Опыт предприятий Крымской автономной республики, разрабатывающих известняк-ракушечник для получения стенового штучного камня, показывает эффективность изготовления из отходов камнепиления ракушечно-бетонных блоков. Блоки формируются в горизонтальных металлических формах с откидными бортами. Дно формы покрывается раствором из ракушечника толщиной 12..15 мм для создания внутреннего фактурного слоя. Форма заполняется крупнопористым или мелкозернистым бетоном из ракушечника. Фактура внешней поверхности блоков может создаваться специальным раствором. Ракушечно-бетонные блоки применяют для кладки фундаментов и стен при строительстве производственных и жилых зданий.

В производстве цемента в результате переработки тонкодисперсных минеральных материалов образуется значительное количество пыли, Общее количество улавливаемой пыли на цементных заводах может составлять до 30% всего объема выпускаемой продукции. До 80% всего количества пыли выбрасывается с газами клинкерообжигательных печей. Пыль, выносимая из печей, является полидесперсным порошком, содержащим при мокром способе производства 40…70, а при сухом – до 80% фракций размером менее 20мкм. Минералогическими исследованиями установлено, что в составе пыли содержится до 20% клинкерных минералов, 2…14% свободной окиси кальция и от 1 до 8% щелочей. Основная масса пыли состоит из смеси обожженной глины и неразложившегося известняка. Состав пыли существенно зависит от типа печей, вида и свойств применяемого сырья, способа улавливания.

Основным направлением утилизации пыли на цементных заводах является использование ее в самом процессе производства цемента. Пыль из пылеосадительных камер возвращается во вращающуюся печь вместе со шламом. Основное же количество свободной окиси кальция, щелочей и серного ангидрида. Добавка 5…15% такой пыли к сырьевому шламу вызывает его коагуляцию и уменьшение текучести. При повышенном содержании в пыли щелочных окислов также снижается качество клинкера.

Асбестоцементные отходы содержат большое количество гидратированных цементных минералов и асбеста. При обжиге в результате обезвоживании гидратных составляющих цемента и асбеста они приобретают вяжущие свойства. Оптимальная температура обжига находится в интервале 600…700º С. В этом температурном диапазоне завершается дегидратация гидросиликатов, разлагается асбест и образуется ряд минералов, способных к гидравлическому твердению. Вяжущие с выраженной активностью можно получить смешиванием термически обработанных асбестоцементных отходов с металлургическим шлаком и гипсом. Из асбестоцементных отходов изготавливают облицовочные плитки и плитки для пола.

Эффективным видом вяжущего в композициях из асбестоцементных отходов является жидкое стекло. Облицовочные плиты из смеси высушенных и измельченных в порошок асбестоцементных отходов и раствора жидкого стекла плотностью 1,1…1,15 кг/см³ получают при удельном давлении прессования 40…50 МПа. В сухом состоянии эти плиты имеют объемную массу 1380…1410 кг/м³, предел прочности на изгиб 6,5…7 МПа, на сжатие 12…16 МПа.

Из отходов асбестоцементного можно изготавливать теплоизоляционные материалы. Изделия в виде плит, сегментов и скорлуп получают из обожженных и измельченных отходов с добавкой извести, песка и газообразователей. Газобетон на основе вяжущих из асбестоцементных отходов имеют прочность на сжатие 1,9…2,4 МПа и объемную массу 370…420 кг/м³. Отходы асбестоцементной промышленности могут служить наполнителями теплых штукатурок, асфальтовых мастик и асфальтовых бетонов, а также заполнителями бетонов с высокой ударной вязкостью.

Стекольные отходы образуются как при производстве стекла, так и при использовании стеклоизделий на строительных объектах и в быту. Возврат стеклобоя в основной технологический процесс производства стекла является основным направлением его утилизации.

Из порошка стекольного боя с газообразователями спеканием при 800…900° получают один из наиболее эффективных теплоизоляционных материалов – пеностекло. Плиты и блоки из пеностекла имеют объемную массу 100…300 кг/м³, теплопроводность 0,09…0,1 Вт и предел прочности на сжатие 0,5…3 МПа.

В смеси с пластичными глинами стекольный бой может служить основным компонентом керамических масс. Изделия из таких масс изготавливают по полусухой технологии, их отличает высокая механическая прочность. Введение стекольного боя в керамическую массу снижает температуру обжига и повышает производительность печей. Выпускают стеклокерамические плитки из шихты, включающей от 10 до 70% боя стекла, измельченного в шаровой мельнице. Массу увлажняют до 5…7%. Плитки прессуют, сушат и обжигают при 750…1000º С. Водопоглащение плиток – не более 6%. морозостойкость более 50 циклов.

Битое стекло также применяют как декоративный материал в цветных штукатурках, молотые стекольные отходы можно использовать как присыпку по масляной краске, абразив – для изготовления наждачной бумаги и как компонент глазури.

В керамическом производстве отходы возникают на различных стадиях технологического процесса, Сушильный брак после необходимого измельчения служит добавкой для снижения влажности исходной шихты. Бой глиняного кирпича используется после дробления как щебень в общестроительных работах и при изготовлении бетона. Кирпичный щебень имеет объемную насыпную массу 800…900 кг/м³ , на нем можно получать бетоны с объемной массой 1800…2000 кг/м³, т.е. на 20% легче, чем на обычных тяжелых заполнителях. Применение кирпичного щебня эффективно для изготовления крупно пористых бетонных блоков с объемной массой до 1400 кг/м³. Количество кирпичного боя резко сократилось благодаря контейнеризации и комплексной механизации работ по погрузке и разгрузке кирпича.

4. Список литературы:

Боженов П.И. Комплексное использование минерального сырья для производства строительных материалов. – Л.-М.: Стройиздат, 1963.

Гладких К.В. Шлаки – не отходы, а ценное сырье. – М.: Стройиздат, 1966.

Попов Л.Н. Строительные материалы из отходов промышленности. – М.: Знание, 1978.

Баженов Ю.М., Шубенкин П.Ф., Дворкин Л.И. Применение промышленных отходов в производстве строительных материалов. – М.: Стройиздат, 1986.

Дворкин Л.И., Пашков И.А. Строительные материалы из отходов промышленности. – К.: Выща школа, 1989.

Министерство науки и образования Украины Киевский национальный университет строительства и архитектуры Кафедра строительного материаловеденья Реферат на тему: «Использование вторичных продуктов в изготовлении строительных матер