Введение к работе
. Актуальность темы. Из II млн.м3 силикатных материалов автоклавного твердения, выпускаемых в настоящее время в странах СНГ, до 90 производится на основе специально разрабатываемых для этих целей месторождений кварцевого песка. В то же время общий объем отходов промышленности только в России превысил 10 млрд. тонн. На ЮЛА большую часть этого объема составляет попутно добываемые скальные породы и хвосты мокрого магнитного' обогащения делезпстых кварцитов.
На удаление и хранение таких отходов затрачивается в среднем 8...10% стоимости производимой продукции. Кроме того, устройство отвалов и хвостохранилищ влечет за собой изъятие части земель, пригодных для выращивания сельхозпродукции. Подсчитано, что при полном развитии карьеров КМА будет извлечено из недр и перемещено в отвалы, гпдроотвалы и хвостохранилпща 3885,7 млн. м3 пород рыхлой, 6112,6 млн. - скальное вскрыши и 6975 млн.м3 хвостов обогащения. Это пока прогнозная оценка, но сейчас уйе точно известно, что только по Лебединскому ГОКу объемы горнопромышленных работ к 2005 году должны удвоиться по сравнению с тем, что имеется на сегодня. Отвалы и хвостохранилпща ужо сейчас занимавт обширные площади плодородных земель Губклнского района, пыля и засоряя окружающую среду.
Эта мрачная экологическая перспектива и заставляет ставить вопрос, чтобы новые горно-обогатительные комбинаты были без отвалов и хвостохранилпщ, а все производственные отходы шли не на промежуточные склады, а сразу на переработку и превращались в строительные материалы и товары народного потребления.
В настоящее время с участием соискателя закончен комплекс исследований попутно добываемых пород железорудных месторождений ЮЛА; запасы Лебединского, Стойленского, Михайловского, Ко-робковского и Прпоскольского месторождений утверждены в Государственном комитете по запасам при Совете Министров СССР. Скальные породы вышеназвангшх ГОКов в данный момент использувтся для получения щебня, но пока не нашли своего применения отходы от его производства - тонкодисперсный отсев дробления.
Целью работы является разработка составов сырьевых систем для получения изделий плотной и ячеистой структур на основе отходов горнорудного производства ИЛА и обеспечение их реализации в производственных условиях.
Для достижения цели были решены следующие задачи:
изучен вещественный в гранулометрический состав искусственных песков и его свойства в зависимости от петрографических характеристик исходного сырья;
изучена реакционная способность породообразующих минералов;
исследована возможность применения искусственных песков в качестве сырьевого компонента при получении автоклавных силикатных материалов плотной и ячеистой структур;
определены оптимальные параметры гидротермальной обработки;
оптимизирован зерновой состав песка-заполнителя;
разработана и внедрена заводская технология производства оил:катных материалов автоклавного твердения (силикатного кирпича и ячеистого бетона) о использованием отходов горнорудного производства.
Научная новизна:
установлена более высокая реакционная способность мета-моцїюгсіШого кварца по оравнению с кварцем других видов генезиса, что объясняется дефектностью его кристаллической структуры при протекании природных метаморфических процессов;
выявлен характер взаимосвязи кинетики поглощения оксида кальция породообразующими минералами с динамикой роста прочности синтезируемого в гидроирыалышх условиях силикатного камня;
' - показано, что для кварца и полевых шпатов необходим предо лхительный процесо автоклавной обработки; роговая обманка, оливин, пироксен, биотит и серицит реагируют на начальной ее стадии;
- предложен простой и надежный метод оптимизации грануло
метрического состава заполнителя и построена математическая мо
дель его влияния на механическую прочность синтезированных ма
териалов.
Практическое значение работы:
разработаны рекомендации по использованию тонкодисперсных отходов горнорудного производства в качестве сырьевых компонентов при производстве силикатных изделий плотной и ячеистой структур;
разработаны составы сырьевых смесей'для получения силикатных стеновых материалов автоклавного твердеїшя с использова-
' нием отходов горнорудного производства;
определены оптимальные параметры гидротермальной обработки изделий па основе отходов горнорудного производства, при этом установлено,-что тонкодисперсные отсевы дробления.скальных попутно добываемых пород (за исключением амфиболитов) и хвосты мокрой магнитной сепарации более реакционноспособны, чем традиционно применяемый природный песок;
с учетом полученных данных и предлояенного метода оптимизации сырьевой смеси, новизна которого подтверлдона авторским свидетельством (А.с. И7І6440), предложен состав и технология . изготовления силикатных автоклавных материалов на/осново отходов горнорудного производства. Полученные данные могут быть использованы для оценки сырьевых ресурсов метаморфогенних пород любых регионов.
Внедрение результатов работы:
составлены и утверядены технические условия на песок из отсевов дробления скальных вскрышных пород IQ/IA для производства автоклавных силикатных материалов (ТУ 14-205-01-93);
замена части природного песка на отсев дробления кварци-топесчанлков в условиях Губкинского завода силикатного кирпича позволила снизить затраты на приготовление иэвестково-песчаного вяжущего и повысить маpity кирпича, что дало экономический эффект около 850 тысяч рублей за счет снижения себестоимости продукции;
на основе проведенных исследовашій на Белгородском комбинате строительных материалов выпущена опытно-промышленная партия силикатного кирпича с использованием хвостов мокрой магнитной сепарации (!А!С), давшая по сравнению с обычным ішрппчом прирост прочности в 1,6 раза (марки "250" и "150" соответственно).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях БТИШ (г. Белгород, 1984...1987 гг.); на научно-технической конференции "Использование вторичных ресурсов п местных строительных материалов ка предприятиях строипндустрии" (г.Челябинск, 1987 г.); на Всесоюзной конференции "Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении" (г. Белгород, 1989 г.); на научно-технической конференции "Разработка, исследование и внедрение материалов, конструкций и технологий для монолитного домо-строеїтя" (г. Брянск, 1990 г.); на межреспубликанском Семинаре "Новые строительные композиты из природных и техногенных продуктов" (г. Калининград - Юрмалз, 1991 г.); на научно-технической
конференции "Утилизация отходов в производстве строительных на п;риалов" (г. Пенза, 1992 г.); на Международной научно-техннче. кой конференции "Ресурсосберегающие технологии строителышх материалов, изделий и конструкций" Сг. Белгород, 1Э93 г.).
Публикации. Основное содорасанио работы изложено в 22 статьях, защищено I авторским свидетельство».
Ооі.он и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основних шводов, списка литературы и приложений.. Ре бота изложена на 175 страницах машинописного текста, вкличаидог 18 гиблиц, 50 рисунков и фотографий, список литературы из 144 наименований, 6 приложений.
Ял защиту выносятся;
экспериментальные исследовашш по оцеїше вещественного состава отсуиов дробления скальных вскрышных пород 1ША и отходо. магнитного обогащения железистых кварцитов;
теоретическое обоснование и экспериментальное подтверлде-піі'. возможности получения на основе отходов горнорудного произ-Lio.ucTLii силикатных стеновых материалов автоклавного твердешш;
разработка оптимальных составов и технологии изготовление силикатного кирпича и ячеистого бетона с использованием отходов горнорудного производств*.;
результаты исследования структуры силикатного камня на основе указанных отходов;
і - данные изучения кинетики связывания извести породообраэу-iViiiui минералами и оо взаимосвязь с динамикой роста прочности силикатного материала;
- результаты внедрения и технико-экономическая эффектив
ность производства силикатного строитель}іого материала.
диссертационная работа выполнена в соответствии с "Целевой программой научно-исследовательских и проектних работ по комплексному исполъзовашш пород вскршаи карьеров и (плодов обогатительных фабрик бассейнов KUA в народном хозяйство", утвержденной Госпланом СССР.
Похожие диссертации на Автоклавные силикатные материалы из отходов горнорудного производства КМА
