Развитие технологических основ комплексной утилизации Al-, Ti- и Fe-силикатных горнопромышленных и техногенных отходов Землянский Владимир Никитич

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Научно-технические предпосылки состояния и перспектив развития технологических основ комплексной утилизации Аl-, Тl- и FE- силикатных горнопромышленных отходов 21

1.1 .Целесообразность использования отходов-горнодобывающей про мышленности в строительной индустрии и строительстве. 22

1.2. Современное состояние комплексной переработки и использова ния техногенного сырья для развития безотходных технологий 31

1.3.Теоретические основы технологии производства и формирования физико-технических свойств конструкционных легких бетонов на основе заполнителя с использованием горнопромышленных отходов 38

1 .^Формирование структуры пористого заполнителя с использованием горнопромышленных отходов в процессе обжига и охлаждения. 47

ГЛАВА 2. Исследования природного сырья и горно промышленных отходов бокситовых и титановых руд, как сырьевой:базы промышленности пористых заполнителей и керамики на севере 50

2.1.Изучение горнопромышленных отходов, содержащих гидраты глинозема и железистомагниевые силикаты 51

2.2.Главные типы бокситовых пород 53

2.3.Методы исследования сырья и минеральных добавок 57

2.3.1. Химический и дифференциально-термический анализы 57

2.3.2,Оптическая и электронная микроскопия 57

2.3.3.Рентгенофазовый анализ 58

2.3.4.Ртутная порометрия 58

2.3.5.Анализ кажущейся пористости способом насыщения пор жидко стью под вакуумом 58

2.3.6.Исследование микропористости методом адсорбции красителей 59

2.3.7.Измерение скорости распространения волн ультразвуковой частоты в гранулах с помощью импульсного метода 60

2.3.8.Исследование количества стеклофазы 60

2.3.9.Исследование предела прочности при сжатии и раскалывании гранул 60

2.3.10.Масс-спектрометрический анализ газов, вспучивающих сили катный расплав 61

2.3.11.Акустический метод исследования кинетики высокотемпературной деструкции пористого заполнителя и керамики 61

2.3.12.Методы определения прочностных, деформативных и водонепроницаемых свойств конструкционного легкого бетона 62

2.4 Выбор и характеристика сырьевых материалов 62

2.5.Физико-механические и химические свойства глинистых пород и горнопромышленных отходов месторождений бокситовых и титановых руд Республики Коми и Архангельской области 64

ГЛАВА 3. Результаты исследования технологических и теоретических основ производства керамического заполнителя из природного сырья с утилизацией попутных пород бокситовых руд, влияющих на его стойкость в условиях пониженных температур 73

3.1.Разработка теоретических основ и технологических параметров получения керамического заполнителя в лабораторных условиях 73

3.1.1. Влияние вида, количества и степени измельчения глинистой по роды и минеральной добавки из попутных пород бокситовых руд на прочность 74

3.1.2.Исследование влияния состава газовой атмосферы на структуру заполнителя 88

3.1.3.Исследование оптимального режима охлаждения и минеральных добавок на термические свойства заполнителя 98

3.1.4.Исследование влияния железистых бокситовых пород на струк туру заполнителя 105

3.1.5.Исследование качественных и количественных закономерностей процесса формирования структуры и фазового состава керамического заполнителя из легкоплавких глин и бокситовых пород ПО

3.2.Планирование эксперимента и оптимизация технологических па раметров термической обработки при изготовлении заполнителя с по мощью метода математической статистики и моделирования 121

3.3.Выводы по главе 3 125

ГЛАВА 4. Исследование технологии производства эффективных материалов с использованием горно промышленных и техногенных образований в со временных обжиговых агрегатах 127

4.1 .Исследование параметров получения керамического заполнителя в опытной вращающейся печи 128

4.2. Исследование оптимальных параметров получения в лабораторных условиях заполнителя методом агломерации 129

4.3.Исследование возможности получения керамического заполнителя в опытной печи кипящего слоя с твердым теплоносителем и аэрофонтанной установке 132

4.4.Исследование влияния базальтовых туфов, как горнопромышленных отходов, на термомеханические свойства пористого заполнителя 136

4.5.Исследование влияния лейкоксенсодержащих титановых руд на физико-технические свойства пористого заполнителя 142

4.6.Исследование вспучивающих и опудривающих техногенных образований для создания местной восстановительной атмосферы 145

4.7.Исследование прогрессивного метода производства керамзитовогогравия из переувлажненных, некондиционных пород Севера России 157

4.8.Исследование жидкостекольных композиций для теплоизоляционных и керамических изделий с использованием продуктов ферросплавов 165

4.9.0ценка технологических параметров получения, структуры и

свойств высокоактивных вяжущих веществ из карбонатных пород

Республики Коми 170

ГЛАВА 5. Исследование влияния теоретических и рецептурных факторов технологии получения керам зитового песка в виде микросфер и свойств заполни теля на эксплуатационные характеристики бетона 176

5.1.Исследование технологии получения керамзитового песка в виде полых микросфер, вспучиванием глинистых пород в коротких печах 176

5.2.Влияние на физико-технические свойства и структуру поверхностной оболочки керамического заполнителя соотношения между глинистой породой и горнопромышленными отходами 182

5.3.Выводы по главе 5 193

ГЛАВА 6. Исследование и разработка технологии производства строительной керамики из некондиционного природного сырья, в том числе лицевого кирпича объемного окрашивания 193

6.1.Исследование возможности применения скоростного режима сушки и обжига керамического кирпича из пресс-порошка 195

6.2.Исследование и разработка технологии производства строительной керамики из некондиционного сырья, например глины Ветлосянского месторождения по шликерному способу подготовки глиномассы 204

6.3.Исследование технологии производства лицевого керамического кирпича объемного окрашивания 213

6.4.Исследование технологических параметров производства керамического кирпича на предприятиях малой мощности и грунтоблоков на установке «Терра-блок» (США) 225

6.5.Исследование технологии получения базальтовых волокон из магматических магнийсодержащих горных пород 228

ГЛАВА 7. Промышленный опыт изготовления и испытания заполнителей и изделий из конструкционного легкого бетона классов в 30...в 50 и выше 237

7.1 .Выпуск опытно-промышленной партии керамического заполнителя во вращающейся печи 237

7.2.Выпуск опытно-промышленной партии аглопоритового гравия на ленточной агломерационной машине 241

7.3. Выпуск опытно-промышленной партии мелкозернистого керамзитового гравия на аэрофонтанной установке 249

7.4.Выпуск опытных партий конструкций на Ухтинском заводе ЖБИ и Коряжемском КПП 253

7.5.Выпуск опытной партии напорных виброгидропрессованных труб на заводе ЖБИ-7 треста «Железобетон» (г. Самара) 264

7.6.Комплексные исследования по технологии производства пористых заполнителей с использованием бокситовых пород 266

7.7.Сравнительные испытания вращающихся печей переменного сечения с расширенной зоной вспучивания и выпуск опытных партий керамзита на Сургутском и Ухтинском заводах 269

7.8.Испытание аглопоритового гравия опытно-промышленной партии в аглопоритобетоне 272

7.9.Экологически безопасное развитие регионов севера России 277

7.10.Технико-экономическая эффективность производства и применения пористых заполнителей для конструкционных легких бетонов и изделий строительной керамики с использованием горнопромышленных отходов 280

Заключение 284

Библиографический список

• Современное состояние комплексной переработки и использова ния техногенного сырья для развития безотходных технологий
• Химический и дифференциально-термический анализы
• Влияние вида, количества и степени измельчения глинистой по роды и минеральной добавки из попутных пород бокситовых руд на прочность
• Исследование оптимальных параметров получения в лабораторных условиях заполнителя методом агломерации

Введение к работе

Актуальность. Создание в ближайшие годы горнопромышленного комплекса в Республике Коми, связанное с интенсификацией освоения рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых, обусловлено рядом причин: дефицитом сырья на алюминиевых и металлургических заводах Ленинградской и Вологодской (г.Череповец) областей Среднего и Южного Урала; высоким содержанием ценных компонентов в рудных месторождениях Северо-Онежской и Ти-манской минерагенических провинций, их расположением вблизи земной поверхности и возможностью разработки открытым способом. Проблема комплексной утилизации горнопромышленных отходов и техногенных образований возникает неизбежно и ее решение связано с организацией производства современных керамических и других строительных материалов при малоотходных технологиях, а также с уменьшением отрицательного воздействия процесса разработки месторождений на состояние окружающей среды в сложных горногеологических и суровых климатических условиях Европейской части России, снижением радиационного загрязнения. Наличие этого свидетельствует о необходимости комплексной оценки экономической эффективности и технологической целенаправленности работы, несмотря на малоизученность рыночного спроса строительных материалов из традиционного сырья. Районы Европейского Севера, географически приближенные к промышленно развитым регионам Урала, Центра и Северо-Запада России, располагают по данным Института геологии Коми Научного Центра УрО РАН на основе геологоразведочных работ уникальными сочетаниями месторождений рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых.

Особого внимания заслуживает ассоциация экзогенных алюминиевых (бокситовых), титановых (титанмагнетитовых) и железных (железомарганце-вых) руд по времени формирования, связанных с девонско-каменноугольными тропическими и субтропическими корами выветривания латеритного типа и продуктами их переотложения. Они имели широкое распространение на всей территории Русской платформы. Автономное сосредоточение данных скоплений обуславливает необходимость решения проблемы разработки и развития технологий их комплексного освоения, включая: 1) использование минерального сырья нерудных месторождений; 2) утилизацию горнопромышленных и техногенных отходов.

ОАО «СУАЛ-холдинг» (г.Москва), планируя построить в Республике Коми к 2010 году глиноземно-алюминиевый комплекс, предусматривает поэтапное расширение добычи бокситов на СТБР (г.Ухта) с 1,0 до 6,0 млн.т в год. Некондиционные бокситы с кремниевым модулем менее 4-х, а также попутные породы бокситовых руд с модулем менее 2-х, содержание которых в общих запасах составляет 30-40%, будут направлять в отвалы карьера и складировать с частичной рекультивацией нарушенных земель. Аналогично этому не утилизируются попутные породы СОБРа Архангельской области и другие отходы из-за отсутствия стимулирующего экономического механизма.

Впервые в мировой практике на Пикалевском глиноземном комбинате Ленинградской области освоено совместное производство глинозема, соды и портландцемента из апатито-нефелиновых пород с утилизацией нефелинового шлама.

Вскрышные (вмещающие) породы руд и техногенные массивы (ТМ) скла у дируются в специальных отвалах объемами в сотни млн. м на ГМК ОАО «Норильский никель», горно-металлургических производствах ОАО «Апатит», Урала, Восточной Сибири и Саян. Создание горнопромышленных и горнохимических комплексов на Северо-Востоке России может стимулировать развитие других направлений по переработке полезных ископаемых Тиманской ми-нерагенической провинции, как основы получения дополнительных источников минерального сырья. Это отмечено в резолюции седьмого (XXVIII) Уральского горнопромышленного съезда, проходившего в 2002 году в г.Ухте.

В связи с вышеизложенным, тема данной диссертационной работы является актуальной и направлена на разработку и развитие технологических основ комплексной утилизации А1-, Ті- и Fe- силикатных горнопромышленных отходов.

Связь темы диссертации с государственными и корпоративными программами. Работа выполнялась в соответствии с госбюджетными программами научно-исследовательских работ различного уровня: координационными планами Главного научно-технического управления, приказом Министра №408 от 28.10.1986г. и целевой программой 4.1. «Новые материалы» Миннефтегаз-строя СССР, ВНИИСТа, ВНИИПКспецстройконструкция (М. :1989г.), координационным планом НИР по проблеме «Технология производства искусственных пористых заполнителей» на 1986-90г.г. (НИИкерамзит, Главархангельскстрой Минпромстроя СССР, 1987г.), программой фундаментальных научных исследований на период 1997-98 г.г., принятой Министерством строительства, коммунального хозяйства и энергетики Республики Коми, хозяйственными договорами с промышленными предприятиями (Главкомигазнефтестрой, тресты Надым-газжилстрой, Нефтекамскжилстрой МНГС, Главархангельскстрой Минпромст-рой СССР и др., 1989-2002г.г.).

Целью работы является развитие технологических основ комплексной утилизации А1-, Ті- и Fe - силикатных горнопромышленных и техногенных отходов для производства строительных материалов с принципиально новыми повышенными показателями свойств.

Для достижения указанной цели поставлен и решен комплекс следующих задач:

• проведены экспериментально-теоретические исследования по повышению прочности поризованного керамического заполнителя путем активного технологического воздействия на физико-химические процессы регулирования толщины поверхностной оболочки зерна; совместного влияния кристаллизующихся минералов на фазовый состав силикатного расплава за счет утилизации в алю-мосиликатном глинистом сырье алюминий-, титан-, железо- и магнийсиликат-ных горнопромышленных отходов в виде вмещающих пород бокситовых и ти тановых руд, шлаков от производства ферросплавов с использованием методов математической статистики и моделирования;

• с учетом выявленных негативных технологических эффектов производства предложен и усовершенствован акустический метод исследования кинетики высокотемпературных деструктивных процессов в материалах;

• проведена экспериментальная оценка и выявлен положительный эффект возможности получения в современных обжиговых агрегатах высокопрочного и легкого пористого заполнителя фракций 5... 10 и 10...20 мм для цементных бетонов и установлены научно обоснованные принципы структуро- и фазообразо-вания при вспучивании минерального сырья и техногенных образований, в том числе с опудриванием полуфабриката глинозем- и кварцсодержащим компонентами для расширения интервала вспучивания глин, сланцев и снижения температуры обжига;

• разработана и изучена технология производства и свойства искусственного алюмосиликатного материала, например, керамзитового песка в виде полых высокодисперсных микросфер повышенной и умеренной жесткости с модулем упругости 0,1...0,8-104МПа, как демпфирующего компонента в легкие бетоны и строительные растворы; проведен сравнительный анализ и определены области технологического применения проектных составов бетонной смеси и условий твердения конструкционного легкого бетона классов В30...В50 и выше, с изготовлением конструкций в опытно-промышленных условиях;

• экспериментально установлены технологические параметры процесса производства строительной керамики из некондиционного сырья, содержащего карбонатные и кварцевые включения, способом полусухого прессования распылительного порошка со скоростными режимами сушки и обжига, в том числе лицевого кирпича объемного окрашивания хромофорными горнопромышленными отходами, содержащими ТіОг, РегОз; выявлена принципиальная возможность производства минеральных волокон и плавленых изделий из отсевов дробления магнийсодержащих пород;

• на базе проведенных исследований установлена технико-экономическая эффективность производства и применения пористых заполнителей для конструкционных легких бетонов, строительной и лицевой керамики с комплексной утилизацией горнопромышленных и техногенных отходов;

• рассмотрены вопросы экологически безопасного развития регионов Европейского Северо-Востока России, промышленной апробации и внедрения предлагаемых ресурсосберегающих технологий в современном строительстве, учитывая создание глиноземно-алюминиевого комплекса в Республике Коми.

Научная новизна проведенных теоретических и экспериментальных исследований развития комплексной утилизации А1-, Ті- и Fe- силикатных горнопромышленных и техногенных отходов от разработки рудных и нерудных полезных ископаемых заключается в следующем:

• впервые теоретически объяснены и экспериментально подтверждены научно-прикладные параметры составов и пути активного технологического воздействия (термоподготовки в интервале температур 450-650°С, дисперсности и агрегатного состояния) попутных пород осадочных и латеритных бокситов низкого кремниевого модуля (АІ20з:8і02=2...4,5), высокожелезистых аллитов, си-аллитов и ферросиаллитов на основе гидратов глинозема, шлаков от производства ферросплавов на повышение содержания в шихте и эвтектическом расплаве бинарных силикатных систем Al203-Si02, АІ2О3-ТІО2, Ti02-Si02, Ti02-FeO, MgO-Si02 при создании нового вида искусственного заполнителя с повышенным модулем упругости (жесткостью) поверхностной оболочки толщиной 2...3 мм;

• доказано, что введение в глинистую породу порошкообразных горнопромышленных отходов и жидких техногенных образований при вспучивании в условиях низкотемпературного синтеза при температурах 1100-1250°С способствует кристаллизации в корундовой матрице (а-АІгОз) за счет процесса муллити-зации каркасосоставляющих новообразований легкоплавких эвтектик, вклю чающих синтетический муллит, корунд, алюмомагнезиальную шпинель, гематит, магнетит, рутил, волластонит, силлиманит;

• методом дискретного акустического анализа подтверждено, что резкое охлаждение приводит к возникновению интенсивной деструкции микроструктуры, отрицательно влияющей на физико-технические свойства вспученных и обжиговых керамических материалов; исходя из этого, предложено трехстадииное охлаждение заполнителей, в том числе в интервале температур 900...550 С со скоростью 8...10°С/мин;

• выявлена взаимосвязь рецептурно-временных факторов с режимом термоудара при техническом синтезе - обжиге полуфабриката на современных тепловых агрегатах, в том числе их опудривания глиноземсодержащим компонентом (а.с. № 1066967), выступающим в роли центров кристаллизации и химических обменных реакций с образованием силикатных систем разного фазового состава;

• разработаны ранее неизвестные теоретические закономерности и экспериментальные данные по утилизации вмещающей породы бокситовых руд -железо-магнийсодержащего базальтового туфа в качестве компонента для производства заполнителей по а.с. № 1193142, обеспечивающего в силикатном расплаве систем Si02 - А120з - К20 и Si02 - А1203 - CaO (+MgO) повышение содержания оксидов К и Mg для образования легкоплавких эвтектик с кремнеземом и глиноземом при вспучивании, способствующих росту прочности и химической стойкости;

• впервые установлена возможность использования титановых руд Ярегско-го месторождения, представленных нефтесодержащими девонскими лейкоксе-новыми песчаниками в качестве минеральной добавки для изготовления пористого заполнителя по а.с. № 1588722. Лейкоксен, как полиминеральный агрегат, представляющий собой непрочные зерна игольчатого рутила и анатаза, при вспучивании и спекании полностью превращается в рутил Ті02, титаномагнетит Fe203 • Ті02 и ульвошпинель 2FeO • Ті02, кристаллы которых упрочняют стек лофазу и межпоровые перегородки, резко повышая прочность и морозостойкость; определено улучшение пластифицирующих и сушильных свойств керамической шихты, интенсификация окислительно-восстановительных реакций между органическими и железистыми компонентами, способствующими превращению Fe+3 в Fe+2 и образованию ряда легкоплавких эвтектик за счет использования техногенных отходов нефтеперерабатывающего и целлюлозно-бумажного производств: отгона при окислении нефтяного битума по а.с. №1296538, черного сульфатного щелока по а.с. № 620455 и активного ила по а.с. №1065378;

• установлены экспериментально-аналитические зависимости структурно-механи-ческих свойств (прочности при сжатии, модуля упругости, коэффициента Пуассона) от толщины оболочки заполнителя на основе горнопромышленных отходов. Для гранул, статистически обработанных с кажущейся плотностью в пределах 0,7...1,3 г/см3 модуль упругости (жесткость) зерна достигает 0,4...1,2-104 МПа, а поверхностной оболочки 3,5...5,0-104 МПа при коэффициенте Пуассона 0,28...0,33. В то же время для цементно-песчаного раствора он составляет 0,13...0,22. Это подтверждает гипотезу всестороннего объемного обжатия заполнителя в нагруженном конструкционном легком бетоне классов В30...В50 и выше при сцеплении на контакте с цементным камнем;

• выявлена возможность применения шликерной подготовки некондиционного глинистого сырья, засоренного карбонатными и кварцевыми включениями, для получения распылительного порошка в виде полых микросфер, полусухого прессования, скоростных режимов сушки и обжига при производстве керамического строительного и лицевого кирпича объемного окрашивания; изучены структура, фазовый состав и свойства лицевого кирпича объемного окрашивания.

Достоверность результатов работы обеспечена использованием комплекса надежных и апробированных современных теоретических и экспериментальных физико-химических и физико-механических методов изучения струк туры и свойств строительных материалов и изделий на основе горнопромышленных отходов с применением ДТА, РФА, ртутной порометрии, адсорбции красителей из раствора, дискретного акустического анализа, кристаллооптики, электротензометрии, сканирующего электронного микроскопа JSM-6400 фирмы «Jeol» (Япония) и рентгеноспектрального микрозондового анализа, экспресс-оценки радиоактивности строительных материалов с использованием бокситовых пород для определения класса опасности и др. Экспериментальные работы проведены в лабораторных и опытно-промышленных условиях с использованием аппаратуры СФ ВНИИСТ, ВНИИСтром им. П.П.Будникова, МИСИ им. В.В.Куйбышева, НИИПромстрой (г.Уфа), института химии АН Литовской ССР, НИИКерамзит, Института геологии КНЦ УрО РАН. Исходным природным и техногенным сырьем являлись представительные лабораторно-технологические и полузаводские пробы месторождений глин, попутных пород бокситовых руд СОБР, СТБР и др.

Экспериментальные результаты обработаны методами математической статистики, используя математическое планирование и ЭВМ для моделирования в рамках активного воздействия технологических температурно-временных параметров на физико-технические свойства заполнителя, а также для сравнения результатов с данными, полученными другими авторами и опубликованными в технической литературе. По данным внедрения составлены акты, подтверждающие примеры выполнения испытаний на опытных предприятиях пористых заполнителей.

Практическое значение. Комплексное обобщение полученных результатов на основе выявленных взаимосвязей способствует решению научной проблемы утилизации горнопромышленных отходов для создания технологий получения строительных материалов и изделий повышенной эффективности по а.с. №№313813, 406813, 439484, 446487, 551306, 602455, 697456, 1065378, 1066967, 1188131, 1296538. Теоретические положения, заложенные в работу, количественные зависимости и численные значения характеристик, определяю щих их использование, создают практическую основу для ресурсосберегающих технологий. Результаты исследований по разработке «Технология произ водства керамзитового и керамического гравия с использованием бокситовых пород» совместно с СПКБ НИИКерамзит были представлены на Международной выставке «Стройиндустрия-87» (г. Москва). Экспонат «Свая-опора под газопровод из керамзитобетона марки 500» демонстрировался в павильоне «Газовая промышленность» на ВДНХ СССР и был удостоен бронзовой медали. Разработанные «Рекомендации по технологии производства высокопрочного и легкого керамзитового гравия» (ВНИИСТ) использованы институтом «Гипрост-ром» (г. Москва) при составлении проекта опытно-промышленного цеха по производству высокопрочного гравия мощностью 50 тыс.м3 в год в г. Ухте. Приоритет инженерно-технических задач подтвержден 15 авт.свид. СССР.

Предложены практические рекомендации для рационального внедрения в производство конструкционных легких бетонов, стеновой керамики, теплоизоляции для ряда предприятий северных регионов России с использованием горнопромышленных отходов, которые могут быть представлены согласно «Отраслевому уровню внедрения результатов научных исследований».

Реализация работы в промышленности. Результаты выполненных исследований были реализованы в технологической части технико-экономического обоснования (ТЭО) проектов строительства и реконструкции предприятий, включающей технологические параметры термообработки полуфабриката для получения плотной оболочки заполнителя толщиной до Змм. На основе высокопрочного заполнителя подобраны составы легких бетонов классов В35...В50 и изготовлены опытно-промышленные партии изделий.

Результаты исследований по использованию попутных пород бокситовых руд Северо-Онежского рудника Архангельской области в качестве минеральной и опудривающей добавок включены в рабочий проект I очереди керамзитового завода в г. Котласе, выполненным в СПКБ НИИКерамзит (г. Куйбышев) и введенным в эксплуатацию в 1990 г. (а.с. № 1066967), а также в подготовленный технический проект П-й очереди - опытно-промышленного цеха высокопрочного гравия. В соответствии с выполнением задания 4.1.1.2Т1 целевой программы Миннефтегазстроя СССР «Новые материалы» совместно с НИИКерамзит разработаны технологические регламенты для проектов технического перевооружения ЦКГ Бельгопского (г. Ухта), Надымского, Нефтекамского, Оренбургского, Сургутского и Урайского заводов ЖБИ.

Технический проект опытно-промышленной конвейерной линии со скоростными режимами сушки и обжига кирпича полусухого прессования использован институтом Ленгипростром при проектировании «Опытно-промышленного цеха-автомата строительного кирпича по шликерной технологии мощностью 30 млн.шт. в год» в г. Ухте.

Результаты работы используются с 1992 г. в учебном процессе УГТУ для подготовки инженеров по специальностям «Производство строительных изделий и конструкций», «Промышленное и гражданское строительство» и «Прикладная геохимия, петрология, минералогия».

Основные защищаемые положения:

1. Создание в пределах бокситоносных минерагенических провинций единых технологических основ комплексной утилизации А1-, Ті- и Fe - силикатных горно-промышленных минеральных отходов для получения керамических и других строительных материалов, приобретающих особые прочностные свойства из природного сырья, слагаемого, преимущественно, глинистыми, гидрооксидными и оксидными минералами.

2. Исследование глиноземисто-глинистых, кварц-лейкоксеновых и железо-магниевых горнопромышленных отходов, техногенных образований в виде ферросплавных шлаков металлургии, побочных продуктов нефтеперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, как катализаторов направленной кристаллизации в пределах силикатных систем с получением новых технологических продуктов и источников сырья.

3. Обоснование усовершенствованного методологического комплекса лабораторного акустического анализа для оценки кинетики высокотемпературных деструктивных процессов в материалах при обжиге и охлаждении с исследованием их состава и свойств.

4. Разработка технологического процесса, позволяющего выпускать полые алюмосиликатные микросферы с высокой удельной поверхностью в виде умеренно жесткого демпфирующего компонента; выявление зависимостей структурно-механических характеристик жесткой поверхностной оболочки высокопрочного заполнителя легкого бетона, в том числе при сцеплении с цементным камнем.

5. Разработка и развитие шликерного способа подготовки некондиционного глинистого сырья в виде попутных силикатных и алюмосиликатных пород на титан-, алюмо- и железорудных месторождениях, имеющих многосторонние пути применения, с получением распылительного порошка, полусухим прессованием и скоростным режимом обжига строительного и лицевого кирпича объемного окрашивания хромофорными горнопромышленными отходами; поисковые исследования возможности получения минеральных волокон и плавленых изделий из магнийсодержащих отсевов дробления.

Вклад автора в разработку проблемы. Автору принадлежат научная постановка задач теоретических и экспериментальных исследований; создание математических зависимостей процесса формирования структуры и свойств материалов от технологических параметров производства, выполняемых на установках с разными обжиговыми агрегатами. Обобщение результатов исследований, разработка технических заданий на опытно-промышленное производство и апробацию изделий с утилизацией горнопромышленных отходов, произведено под научным руководством и при непосредственном участии автора как ответственного исполнителя.

При разработке «Промышленного производства высокопрочного керамзитового гравия из глинистого сырья с бокситовыми породами» автор являлся членом координационного Совета по проблеме «Технология производства искусственных пористых заполнителей на 1986-1990 г.г.» и награжден за монографию Дипломом Лауреата премии Правительства Республики Коми имени П.А. Сорокина в области социальных и гуманитарных наук 2004г. (Постановление от 19.07.2004г., № 116).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на ряде международных конференций, семинаров, технологических совещаниях, в том числе: V Конференции молодых ученых и специалистов Прибалтики и БССР по проблемам стройматериалов (г. Минск, 1972 г.); Всесоюзной конференции «Легкие бетоны на искусственных и естественных пористых заполнителях Дальнего Востока» (г. Владивосток, 1972 г.); 9-й Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (г. Тбилиси, 1973 г.); Коми республиканской научной конференции Ухтинского индустриального института (г. Ухта, Коми областной совет НТО, 1973 г.); Школы-семинаров «Индустриализация строительства наземных объектов нефтяной и газовой промышленности на ВДНХ СССР (г. Москва, 1983 г., г. Саратов, 1984 г.); Научной конференции, посвященной 115 годовщине со дня рождения В.И. Ленина (г. Сыктывкар, 1985 г.); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительного материаловедения» (г. Самара, СГАСА, 1995 г.); Региональной научной конференции «Природные ресурсы центральных районов Республики Коми (г. Ухта, УИИ, 1995 г.); Научно-практической конференции «Мир - основа социального прогресса» (г. Сыктывкар, 1996 г.); Научно-практической конференции «Проблемы мира сегодня: Роль Республики Коми в устойчивом развитии России» (г. Сыктывкар, 1997 г.); Международной научно-технической конференции «Резервы производства строительных материалов» (г. Барнаул, 1997 г.); IV Международной научно-практической конференции «Вопросы планировки и застройки городов (г. Пенза, 1997 г.); 2-й Международной конференции «Город в Заполярье и окружающая среда. Серия: Экологически безопасное развитие арктических территорий» (г. Ухта, 1997 г.); 16-й межвузовской студен ческой научно-технической конференции (г. Самара, СГАСА, 1997 г.); Научно-технической конференции памяти Г.В.Рассохина (г.Ухта, УИИ, 1998 г.); Международной конференции-семинаре им. Д.Г. Успенского «Проблемы освоения Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции» (г. Ухта, УИИ, 1998 г.); V международной конференции (г. Череповец, ЧГУ, 2002 г.); заседаниях координационного Совета по проблеме «Технология производства искусственных пористых заполнителей» (НИИКерамзит, г. Куйбышев, 1985-1989 г.г.); Ш-ей Международной конференции «Город в Заполярье и окружающая среда» (г. Воркута, 2003г.); VIII Международной научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России» (Уфа; УГНТУ, 2004.); VIII Академических Чтений РААСН «Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения» (Самара, СГАСУ, 2004г.); X съезде Российского Минералогического общества РАН (Санкт - Петербург, СПБГУ, 2004.); XV Российском совещании по экспериментальной минералогии (г.Сыктывкар, ИГ КНЦ УрО РАН, 2005г.); Научно-технических Советах МНГС б. СССР, Технических управлений главков, трестов; заседании кафедр МиГГТ и ПГС УГТУ (г.Ухта, 2004г.) и научном семинаре (Ухта, 2005г.).

Результаты работы экспонировались на ВДНХ СССР (бронзовая медаль) и Международной выставке «Стройиндустрия - 87» (М.:Внешиздат.-1987).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 94 печатные работы, включая одну монографию. Новизна технических решений подтверждена 15 авторскими свидетельствами на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем диссертации содержит 331 стр. машинописного текста, в том числе 74 рисунка и 92 таблицы. Библиография включает 481 наименований, 25 приложений (акты выпуска опытных партий, технические задания на проектирование, расчеты экономического эффекта).

Автор выражает искреннюю благодарность Заслуженному деятелю науки Республики Башкортостан, Заслуженному строителю РФ, д. т. н., профессору В.В. Бабкову, Академику МАНЭБ, д.т.н., профессору В.И. Калашникову и Членкор. РИА, д.т.н., профессору В.В. Прокофьевой за технические советы и помощь при работе над диссертацией.

Современное состояние комплексной переработки и использова ния техногенного сырья для развития безотходных технологий

Отечественный и зарубежный опыт промышленного производства свидетельствует о значительных возможностях применения ряда отходов промышленных и горнопромышленных предприятий и техногенных продуктов в качестве ценного сырья для выпуска высококачественных и дешевых изделий широкого ассортимента. Организация технологических процессов с полным извлечением и использованием всех компонентов минерального сырья является поводом для создания малоотходных, а в дальнейшем и безотходных производств.

Термин «безотходная технология» представляет собой комплекс мероприятий проводимых на всех технологических этапах от обработки природного сырья или полезных ископаемых до использования готовой продукции в условиях рыночной экономики. В результате такой технологии сокращается до минимума количество вредных выбросов и уменьшается отрицательное воздействие промышленных отходов на окружающую среду в соответствии с требованиями ПДК. Черная и цветная металлургия относятся к числу отраслей промышленного производства с наибольшим выходом отходов на единицу продукции, что связано с характером используемого минерального сырья - руд черных и цветных металлов. Содержание основных ценных компонентов в рудах цветных, редкоземельных и драгоценных металлов весьма незначительного (от нескольких граммов до десятков килограммов на 1т руды). Исключение составляет только сырье для алюминиевой промышленности, в котором содержание основного вещества - гидратов глинозема в бокситах и нефелинах находится на уровне 20...30%. Для получения 1 т металла требуется переработать в среднем около 100 т руды и более, причем балластная часть сырья переходит в отходы и отвалы, которые содержат ценные компоненты. Другой особенностью, связанной со сложным характером переработки минерального сырья, является применение в отдельных случаях реагентов, загрязняющих отходы.

На предприятиях цветной металлургии образуется значительное количество разнообразных шлаков, большее по сравнению со шлаками черной металлургии. Шлаки цветной металлургии по данным Б.Н. Ласкорина содержат оксиды кремния, алюминия, железа, кальция, магния, марганца, а также Си, Ni, Со, Zn, Pb, редкие металлы. Исходя из этого, в решении проблемы их использования служит принцип комплексной переработки и утилизации, включающий основные стадии: 1) предварительное извлечение цветных и редких металлов из шлаков; 2) выделение железа; 3) использование силикатного остатка шлака для производства материалов.

Исследованиями ряда советских и русских ученых процессов переработки руд, их химических, физико-механических и технологических свойств шлаков цветной металлургии установлено, что гранулированные шлаки медеплавильного и никелевого производства, превосходя по ряду показателей доменные шлаки (прочность, износо- и кислостойкость), являются прекрасным сырьем для приготовления вяжущих веществ автоклавного твердения и бетонов на их основе классов В5...В30. Прогнозы развития мировой цветной металлургии не позволяет рассчитывать на то, что в ближайшие годы будут найдены меры устранения большого количества отходов. Имеются пути значительного сокращения их выхода, утилизация которых необходима с учетом рационального использования полезных ископаемых и требованиями охраны окружающей среды.

Например, в Советском Союзе впервые в мировой практике была выработана новая технология получения глинозема, соды, поташа и портландцемента на Пикалевском глиноземном заводе Ленинградской области из нефелинового сырья Кольского полуострова. Сущность данной технологии состоит в следующем. Пульпа нефелиновой руды или концентрата совместно с известняком или мелом подвергается спеканию при температуре 1250-1300С. Из спека при вы щелачивании извлекается 85...88% глинозема. Алюминатный раствор подвергается обескремниванию, а затем путем карбонизации выделяется гидроокись алюминия, которая после отделения из раствора кальцинируется во вращающихся печах. Содержание примесей в готовом продукте не превышает 0,5%. Промытый белитовый шлам из-за значительного количества двух-кальциевого силиката является сырьем для производства цемента. Этот способ более экономичен по сравнению с классическим. Кроме цемента из белитового шлама можно изготовливать разнообразные керамические, бетонные, огнеупорные, стекло-кристаллические изделия и т.д. Аналогичная технология применяется и для комплексной переработки других нефелинсодержащих продуктов: кия-шалтырских уртитов (Красноярский край, Ачинский цементный завод) и нефелиновых сиенитов. В тоже время в странах Европы, Австралии, Африке (Мозамбик), США глинозем производят из бокситов. Параллельно этому известно направление эффективной переработки бокситов путем использования высокожелезистых красных отвальных шламов, образующихся в количестве 1 ...2,5 т на 1 т глинозема. Одним из способов переработки бокситового шлама является восстановительная плавка с получением щелочи, глинозема, чугуна и цемента. Сгущенный шлам обрабатывают известковым молоком с целью извлечения из него каустической соды. Одним из примеров комплексного использования минерального сырья является достаточно современная технология переработки алунита [(R2S04 -А12(804)3 -2А12Ог-вН2О), где R=Na+K] с получением глинозема,

серной кислоты, сульфата калия и извлечением соединений ванадия, галлия. Алунитовый шлам может быть использован в производстве строительных материалов или в литейном производстве для формовочной земли. За последние годы разработан способ совместной комплексной переработки алунитовой руды с нефелиновым концентратом или рудой, в котором сочетаются технологии комплексной переработки алунита восстановительно-щелочным способом. При этом сокращаются удельные затраты топлива и электроэнергии, а отходы алу нитового шлама используются для производства цемента при комплексной переработке алунитовой руды Заглинского месторождения Азербайджана.

Химический и дифференциально-термический анализы

Исследование микропористости гранул заполнителя проводили с помощью метода адсорбции красителей, разработанного в МИСИ им. В.В. Куйбышева [66]. Принцип метода заключается в измерении адсорбции растворенных веществ с резко различными размерами микропористости частиц. Для исследования микропористости сырцовых гранул методом «Молекулярных щупов» использовали жирорастворимые красители, отличающиеся по размеру молекул: - жирорастворимый красный с посадочной площадкой 100 А; - жирорастворимый оранжевый с посадочной площадкой 500 А; - жирорастворимый желтый с посадочной площадкой 1000 А. В качестве растворителя принят гексан СбНі2, который обладает малой вязкостью, быстро проникает в гранулы и хорошо смачивает поверхность стенок пор. Замеры оптической плотности производили на фотоэлектрокалориметре ФЭК-56 с использованием кюветы с толщиной слоя 5 мм и светофильтра №З.Для исследования микропористой структуры гранул заполнителя в процессе их термической обработки использовали красители; - ализариновый синий с посадочной площадкой 100 А; - родамин «С» с посадочной площадкой 200 А; - эритрозин с посадочной площадкой 1000 А. В качестве растворителя был принят ацетон. Для приготовления рабочих растворов красителей брали их навеску массой 0,05 г на 100 г раствора. Замеры оптической плотности производили с использованием кюветы с толщиной слоя 20 мм и светофильтра №3. С помощью этих красителей возможно исследование микропористости в диапазоне от 100 до 1000 А [93, 175, 176]. 2.3.7. Измерение скорости распространения волн ультразвуковой частоты в гранулах с помощью импульсного метода

В наших исследованиях скорость ультразвука измеряли с помощью ультразвукового прибора УКБ-1М и бетоноскопа Б-34 производства Польши. Размеры гранулы фиксировали штангенциркулем. Для прозвучивания гранул использовали головки с частотой 60 кгц. В процессе прозвучивания гранул их поверхности касались головки с металлическими реперами. Скорость распространения ультразвука определяли по формуле: V = — Л04м/с (2.1) T v J где / - среднийдиаметр гранулы, см; Т - время распространения сигнала через образец и репер, мкс; t- время прохождения сигнала через репер, мкс.

Исследование количества стеклофазы Методика исследования разработана в НИИкерамзите (г.Самара). Она основана на полном растворении стеклофазы в плавиковой кислоте в противоположность кристаллическим составляющим керамзита и использована для оценки его относительного качества [177].

Методика исследования прочности керамического гравия, предусмотренная ГОСТ 9758-86 не может быть признана совершенной по той причине, что в момент испытания на гранулы керамзита передается нагрузка по месту их контакта между собой, и уплотнение в цилиндре происходит за счет обламывания краев гранул. По данным СМ. Ицковича, прочность гранул керамзита (R3epeH) взаимосвязана с прочностью при сдавливании в цилиндре (Іісж.з.) [178]. При этом он вывел зависимость, по которой: -К"зерен ( \2 "гОСТ \Z" )i її (1-0,5)2 т.е. показатели прочности керамзита при его испытании в цилиндре меньше действительной прочности в 3...4 раза.

М.П. Элинзон и др. для оценки ориентировочной прочности пористых заполнителей предложили зависимость по показателю их объемной массы в куске

Испытания образцов заполнителя выполняли на гидравлическом прессе, а также на разрывной машине МИК-100-2, усиленной с помощью образцового динамометра ДОСМ-3-1 системы Н.Г. Токаря. Прочность гранул определяли на цилиндрах, для чего гранулу заворачивали в полоску бумаги и заполняли тестом нормальной густоты (В/Ц=0,3) с добавкой 3% раствора СаСЬ

Для выявления состава газовой среды в порах керамзита при термической обработке гранул был использован статический магнитный масс-спектрометр МИ-1305 со специально разработанной системой напуска газа [181]. Назначение прибора - анализ изотопного состава газов и твердых веществ. Впуск газа в ионный источник, рабочее давление в котором составляет 13,3. 10"4Па осуществляли с помощью системы напуска через натекатель системы - игольчатый вентиль, работающий в режиме вязкостного потока. Система напуска позволила производить ввод проб газа, взятых пробоотборником как из вращающейся печи, так и газов, выделяющихся из глины в процессе нагрева в вакууме.

Влияние вида, количества и степени измельчения глинистой по роды и минеральной добавки из попутных пород бокситовых руд на прочность

Режимы термоподготовки, вспучивания и охлаждения, составляющие весь цикл термообработки исходного сырья, в значительной степени влияют на основные физико-технические свойства заполнителя. Учитывая необходимость получения максимальной прочности зерен, следует выяснить роль газовой среды обжигового пространства печного агрегата. Для этого приготовленные гранулы диаметром 14 мм, прошедшие термическую подготовку в электрическом муфеле при температуре 550...600 С, переносили в лабораторный газовый горн, в котором поддерживали окислительную или восстановительную газовую атмосферу печного пространства. Восстановительную атмосферу создавали за счет неполного сгорания природного газа и контролировали с помощью хроматографа ХТ-2М. В слабо восстановительной среде создают наилучшие условия восстановления оксидов железа высших степеней окисления в низшие за счет оксида углерода СО и водорода для вспучивания материала: структура гранул однородная, пористая, темносерая по всему сечению. Поверхность гранулы покрыта тонкой оболочкой темнокоричневого цвета. В ядре гранулы равномерно распределены включения вюстита и магнетита. В поверхностном слое появляется гематит. Кажущаяся плотность и прочность при сжатии гранул заполнителя в восстановительной атмосфере ниже, чем при обжиге в других газовых средах. В восстановительной среде поверхность гранулы оплавляется и они начинают спекаться. По черному цвету, содержанию вюстита и магнетита материал однороден по всему сечению. Включений гематита в нем не наблюдается. Поверхностный слой зерна более плотный по структуре, чем внутренняя ячеистая часть, и образует мелкопористую оболочку значительной толщины. Это можно объяснить фактом понижения температуры образования расплава в восстановительной газовой среде, приводящим к уплотнению материала за счет спекания. Кажущаяся плотность и прочность гранул повышается. Аналогичное явление описано в работе И.Д. Метелкина [74], который рекомендовал поддерживать восстановительную атмосферу в пределах 400...900С. Однако, механизм процесса образования в окислительной среде «клинкерного слоя» и его влияние на прочность керамзита он не рассматривал, указав, что наличие поверхностной оболочки утяжеляет гравий. Л.Н. Тацки отмечает, что окислительный характер газовой среды в межпоровом пространстве шихты способствует образованию на поверхности зерен плотной окисленной корочки [65]. Н.Стамболев установил, что «посредством контролируемой предварительной термообработки вспучивающихся глин и кратковременного обжига при температуре около 1250 С в окислительной среде, могут быть изготовлены легковесные заполнители для бетона с объемной массой от 0,45 до 0,6 г/см3 [207]. Результаты наших исследований позволяют сделать вывод о том, что наилучшие условия для образования прочной поверхностной оболочки, придающей грануле высокую прочность, создают в окислительной среде. Наружный слой гранулы благодаря длительной термической подготовке содержит меньше углерода, чем ячеистая часть гранулы, не вспучивается и препятствует газовыделению изнутри, образуя прочную оболочку гранулы.

При изучении причин вспучивания глинистых пород и определении физико-химических процессов, включая использование алюмо- и железомагние-вых силикатов, как дополнительных стимуляторов вспучивания и спекания пи-ропластической глинистой массы, необходимо учитывать их влияние на вязкость и газовыделение в момент ее оптимального размягчения. Знание состава газовой фазы, которая вспучивает массу при обжиге и источников ее возникновения позволяет определить механизм порообразования материала с выбором необходимого сырья и добавок. Основными газообразными продуктами, выделяющимися при вспучивании глин являются пузырьки СО, СО2, SO2, Н20, пары щелочей. Важное теоретическое и практическое значение имеют состав газовой фазы и характер газовыделения в процессе обжига сырья на керамзитовый гравий [208].

Важные экспериментальные значения по газоотделению при обжиге легкоплавких глин получены Г. И. Книгиной. Ею с сотрудниками обнаружена роль низко- и среднетемпературных газов, выделяющихся при обжиге, на вспучи-ваемость глинистых пород. Для пород разной степени вспучивания шихт с ор-гано-минеральными добавками отмечаются два этапа газовыделения в интервале температур 100...400 и 600...900 С, связанные с интенсивной потерей массы в мг/г. Интенсивное газовыделение отмечено в интервале температур 800...900 С у суглинков, содержащих значительное количество карбонатов, благодаря чему оно равнозначно газовыделению хорошо вспучивающихся глин и шихт, откорректированных органическими и органоминеральными добавками. Изменяя скорость подъема температуры при обжиге с 5 до 45 С/мин, Г.И.Книгина подтвердила одно из главных теоретических и технологических положений производства керамзита-сдвиг газовыделения в сторону более высоких температур при сохранении общего газовыделения. Так, например, увеличение скорости обжига при температуре 1000С и выше ведет к увеличению потери массы с 4 до 8 мг/г и росту коэффициента вспучивания с 1,5 до 2,0.

Таким образом, чем больше величина газовыделения, в том числе за счет низкотемпературных газов, тем лучше вспучиваемость глинистых пород, выявленная экспериментальными данными. Эти теоретические выводы подтверждены на практике в производственных условиях. С.П.Онацкий установил зависимость между вспучиваемостью сырья и газовыделением в момент вспучивания пиропластической массы. При этом проявляется зависимость: чем больше остаточное газовыделение, тем выше степень вспучивания данного вида глинистого сырья.

Исследование оптимальных параметров получения в лабораторных условиях заполнителя методом агломерации

Выявленные в лабораторных условиях технологические параметры производства были проверены в опытных условиях. Результаты проверки позволили уточнить эти параметры и получить заполнитель в количестве, необходимом для определения его физико-технических свойств и изготовления изделий из высокопрочного легкого бетона. Отработку технологических параметров производства и выпуск опытных партий керамического заполнителя проводили на опытном заводе института Гипроцемент (г. Ленинград).

Бокситы Южно-Тиманского месторождения также подсушивали до влажности 2...3%, дробили и измельчали до удельной поверхности 6000...7000 см2/г. Тщательное, равномерное усреднение компонентов сырьевых смесей проводили в шаровой мельнице в течение 1 ч. Формовочная влажность смеси составляла 19...20%. Сырцовые гранулы диаметров 10... 15 мм приготавливали на тарельчатом грануляторе. Высушенные гранулы загружали тарельчатым пи тателем во вращающуюся печь. Обжиг гранул проводили в опытной печи про-тивоточного действия длиной 8 м. Температурные режимы термической обработки гранул контролировали термопарами ТІШ, ТХА и автоматическими самопишущими потенциометрами ПСР-1, ЭП-120 и ЭПП-09, установленными через 1,5 м по длине печи. После установления стационарного режима обжига фиксацию температуры и разрежения в процессе обжига производили непрерывно. Расход жидкого топлива замеряли ротаметром марки РЭД. Продолжительность прохождения материала в печи составляла 50...55 мин. Керамический гравий охлаждали как на воздухе, так и в барабанном холодильнике, после чего подвергали физико-техническим испытаниям. Средняя скорость охлаждения составляла 25С /мин при времени прохождения материала за 25-30 мин.

Одним из наиболее экономичных видов обжиговых пористых заполнителей является аглопоритовый щебень [40]. Сырье для его производства практически имеется в любом районе страны. Однако, как заполнитель, так и процесс его получения имеют ряд недостатков:

1. Щебень, получаемый после дробления спекшегося бруса, имеет на поверхности открытые, неравномерно распределенные поры, что приводит к некоторому увеличению расхода вяжущего и, соответственно, повышению плотности легкого бетона;

2. Применение в качестве сырья дисперсных материалов не позволяет достигнуть достаточно высоких скоростей спекания, так как при их вспучивании заплывают межзерновые пустоты, прекращается поступление через них воздуха в зону горения и, вследствие этого, процесс горения может быть прекращен. Поэтому, совершенствование качества аглопорита идет по пути изготовления из суглинка материала гравиеподобной формы с исключением процесса дробления обожженного конечного продукта. Такой заполнитель получил название аглопорит гравиеподобной формы. Он отличается от керамзитового гравия несколько большей насыпной плотностью, а от аглопоритового щебня - окатанной формой гранул и наличием на их поверхности плотной оболочки. Технология производства аглопорита гравиеподобной формы была разработана в НИСИ им. В.В. Куйбышева. Сырьем являются лессовидные суглинки с коротким интервалом спекания (до 30 С). Особенностью технологии является опудривание гранул смесью угля и тугоплавкой глины [217]. Результаты экспериментов, проведенных А.А. Безверхий и Л.Н. Тацки на лабораторной установке, показали, что для исследуемых суглинков оптимальное содержание топлива в шихте составляет 10... 12%, а выход гранул окатанной формы оптимальной крупности фракции 5...20 мм - 70...80%. Насыпная плотность гравия составляет 510...520 кг/м3, а прочность превышает 1,3 МПа. Поры в гравии более мелкие, чем в щебне. Г.И.Книгина и Л.Н.Тацки отмечали, что дополнительным преимуществом аглопорита гравиеподобной формы являлась его физико-химическая активность, позволяющая уменьшить расход вяжущего в бетоне [65]. Одним из новых видов искусственных заполнителей бетона является аглопоритовый гравий из зол ТЭС, технология производства которого разработана во ВНИИСтром им. П.П. Будинкова М.П. Элинзоном и С.Г. Васильковым [96, 97].

Результаты лабораторных исследований легли в основу промышленного опыта получения аглопоритового гравия из золы [98]. При проведении эксперимента на Соколовско-Сарбайском горно-обогатительном комбинате была проверена и уточнена предлагаемая технология и выпущены промышленные партии аглопоритового гравия фракции 10...20 мм, который характеризовался насыпной плотностью 580...590 кг/м3 и прочностью при сдавливании в цилиндре - 3,7 МПа. На его основе были получены легкие бетоны различного назначения, в том числе и для предварительно-напряженных конструкций [99].