Сырье для производства нерудных строительных материалов

Нерудные строительные материалы (щебень, гравий, песчано-гравийная смесь, песок строительный, бутовый камень) производятся из различных видов природного и техногенного сырья.

Природным сырьем являются строительные камни, песчано-гравийные материалы и природные пески.

К строительным камням относятся изверженные, метаморфические и осадочные скальные породы со средней плотностью свыше 2 г/см³, отвечающие требованиям ГОСТа 23845-86 по прочности, содержанию слабых разностей, морозостойкости, влажности, трещиноватости, электроизоляционным и радиационно гигиеническим свойствам. Дроблением строительного камня получают щебень и песок дробленый. Наиболее важной характеристикой строительного камня является прочность при сжатии в насыщенном водой состоянии, которая для камня из изверженных и метаморфических пород обычно превышает 60 МПа, а для камня из осадочных пород в большинстве случаев ниже этого предела, но не менее 20 МПа.

Месторождения наиболее высококачественного строительного камня прочных изверженных, метаморфических, контактово-метасоматических и вулканогенных пород расположены в пределах Балтийского, Украинского щитов и складчатых зон Урала, Кавказа, Алтая, Саян и др. На платформах распространен преимущественно строительный камень из карбонатных пород (Восточно-Европейская платформа) или эффузивов (Сибирская платформа) и песчаников. Эти общие закономерности определяют концентрацию месторождений строительного камня, пригодного для получения высокопрочного щебня, в отдельных областях Северного, Северо-западного, Уральского, Донецко-Приднепровского, Юго-Западного, Закавказского, Казахстанского, Среднеазиатского, Западно-Сибирского, Восточно-Сибирского и Дальневосточного экономических районов. В результате, несмотря на то, что высококачественным камнем изверженных и метаморфических пород сложено более половины учтенных месторождений, а разведанные запасы составляют более 70% многие потребители северных и центральных областей европейской части РСФСР, Прибалтики, Поволжья, Западной Сибири, Казахстана вынуждены удовлетворять потребности за счет менее качественного щебня из карбонатных пород. В некоторых областях разведанные запасы строительного камня отсутствуют полностью (Вологодская, Брянская, Костромская, Ярославская, Курская, Омская области, Чувашия, Калмыкия, некоторые области Белоруссии, Украины, Казахстана, среднеазиатских республик).

Песчано-гравийные материалы и пески представляют собой рыхлые слабосцементированные породы, состоящие из окатанных обломков горных пород и зерен минералов. Из них рассевом получают песок строительный, гравий, песчано-гравийную смесь, а последующим дроблением - щебень из гравия. Сырье должно отвечать требованиям ГОСТа 24100-80.

Основными показателями качества песчано-гравийных материалов являются минеральный и зерновой составы. Требованиям ГОСТа по зерновому составу полностью отвечает лишь небольшая часть разведанных месторождений строительного песка и единичные месторождения песчано-гравийных материалов. Большие колебания зернового состава в полезной толще месторождений вызывают трудности в эксплуатации. Наиболее часто подобное положение встречается на ледниковых месторождениях, где обогащенные участки сменяются бедными, например, Сычевское месторождение в Московской области). Таким образом, для получение качественной продукции в большинстве случаев необходимо применять обогащение.

Песчано-гравийные материалы распространены в районах развития флювиогляциальных образований, часто переотложенных в аллювии (северные и центральные области европейской части России, некоторые территории Сибири), или в горных и предгорных областях, где они приурочены к аллювиально-делювиальным или прибрежно-морским отложениям (Северный Кавказ, Закавказье, Урал, Средняя Азия, Южный и Восточный Казахстан). Таким образом, большая часть территории СНГ бесперспективна на песчано-гравийные материалы. Месторождения этого сырья полностью отсутствуют (или крайне ограничены) в центрально-Черноземном экономическом районе, автономных республиках Волго-Вятского района, в Поволжье (южнее Татарии), на юге западной Сибири (Омская, Новосибирская области).

Пески распространены значительно шире, хотя и неравномерно по территории страны.

Техногенным сырьем для производства нерудных строительныхматериалов являются:

1) вскрышные и вмещающие породы различных твердых полезных копаемых;

2) отходы обогащения различных полезных ископаемых (хвосты сухой магнитной сепарации железных руд, сухой гравитации асбестовых руд и флотации ракушняковых фосфоритов, мокрого обогащения каолинов, флотации россыпных ильменитовых руд, хвосты сухой гравитации горючих сланцев, отсевы переработки строительного, облицовочного, пильного камня, флюсовых известняков и пр.);

3) металлургические шлаки;

4) электротермофосфорные шлаки;

5) золошлаковые отходы тепловых электростанций.

Вскрышные и вмещающие породы представляют собой наиболее крупный источник сырья для производства нерудных строительных материалов, даже, несмотря на то, что более 80 % вынимаемой горной массы пригодно лишь для заполнения выработанных пространств, строительства временных дорог и других неответственных сооружений.

Возможность утилизации вскрышных и вмещающих пород находится в тесной связи с генетическим типом месторождения. Пригодные для получения щебня породы сосредоточиваются, главным образом во вкрыше и во вмещающей толще магматических, скарновых, гидротермальных и метаморфических месторождений. Вскрышные и вмещающие породы осадочных месторождений чаще могут быть использованы для получения песка, гравия. Иногда среди них встречаются карбонатные породы, пригодные на щебень.

В большинстве случаев требованиям к качеству сырья для производства нерудных материалов отвечают породы, слагающие лишь часть вскрыши, и тогда для их селективной выемки, транспортировки и складирования требуются существенные изменения в технологии проведения вскрышных работ.

Отходы обогащения, как правило, более удобны для утилизации в производстве нерудных строительных материалов, чем вскрышные и вмещающие породы, поскольку они, во-первых, более однородны, во-вторых, представляют собой уже дробленый, а иногда даже и фракционированный материал.

Наиболее перспективны отходы, образующиеся при сухих способах переработки полезного ископаемого - хвосты сухой магнитной сепарации, сухой гравитации, отсевы дробления, камнепиления и др. Для получения строительных песков (иногда щебеночно-песчаных смесей используются и отходы флотации.

Пригодность вскрышных, вмещающих пород и отходов обогащения для производства нерудных строительных материалов определяется по качеству получаемой из них продукции, которая должна отвечать требованиям соответствующих ГОСТов (8267-03 "Щебень для строительных работ из попутно добываемых пород и отходов горно-обогатительных предприятий", 26193-84 "Материалы из отсевов дробления изверженных горных пород для строительных работ", 24580 -81 "Балласт из отходов асбестового производства").

Металлургические шлаки являются высококачественным сырьем для производства щебня, песка и щебеночно-песчаной смеси. Для этих целей пригодны практически почти все виды шлаков, за исключением склонных к силикатному распаду высокоосновных, содержащих более 42 % оксида кальция.

Из шлаков производится два вида щебня: из огненно жидких - литой, а из ковшовых - коржевой. Наиболее качественный литой щебень получают из доменных шлаков траншейным способом. Перерабатываются на щебень и шлаковые отвалы, для чего применяются стационарные и передвижные дробильно-сортировочные установки.

Шлаковый щебень применяется в строительстве с большой эффективностью. В дорожном строительстве он во многих случаях предпочтительнее природного благодаря более высокой шероховатости и морозостойкости. Не уступает он природному сырью, по большинству показателей и при использовании в бетонах.

Требования к качеству нерудных строительных материалов, изготовленных из металлургических шлаков, регламентируются ГОСТами 5578-94 (с попр.1996)"Щебень из доменного шлака для бетона", 3344-02 "Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства (металлургические шлаки)", 18866-93 "Щебень из доменного шлака для производства минеральной ваты",

Электротермофосфорные шлаки - отходы электротермической переработки фосфоритов. В последние годы приобретают все большее значение в качестве техногенного сырья для производства нерудных строительных материалов. Имеющийся опыт Джамбульского "Химпрома" в Казахстане показал высокое качество литого щебня, используемого и как крупный заполнитель бетона, и в дорожном строительстве.

Золошлаковые отходы, образующиеся при сжигании твердого топлива на тепловых электростанциях, широко используются в производстве бетонов разных видов. При этом они выполняют несколько функций - и мелкого заполнителя, и вяжущего, и пластифицирующей добавки. В мелкозернистых тяжелых бетонах применяется крупнозернистая золошлаковая смесь шлака раздельного гидроудаления и строительного песка. В легких бетонах утилизируются мелкозернистая золошлаковая смесь и зола-унос.

Применение отходов тепловых электростанций позволяет не только экономить природное сырье, но и повышать качество бетонов. Изготовленные на их основе бетоны имеют меньшую плотность, более высокую водонепроницаемость и стойкость к действию агрессивных сред.

Утилизируются отходы ТЭС и в дорожном строительстве: для устройства оснований и подстилающих слоев земляного полотна и дренирующих слоев автомобильных дорог, а также для приготовления асфальтобетона.

Требования к качеству золошлаковых отходов, применяемых в качестве нерудных строительных материалов, регламентируются ГОСТами 25818-91 (2003) "Зола-унос тепловых электростанций для бетона", 25592-91 (с изм.2000) "Смесь золошлаковая тепловых электростанций для бетона”, 26644-85 (с изм. 2000) "Щебень и песок из шлаков тепловых электростанций для бетона".

Техногенные месторождения, т.е. скопления полезного ископаемого в отвалах и хвостохранилищах, пока, за редким исключением, в СНГ детально не разведаются и централизованно не учитываются, хотя и разрабатываются. Поэтому почти все учтенное сырье для производства нерудных строительных материалов является природным, за исключением некоторых месторождений, на которых разведаны вскрышные и вмещающие породы. Больше всего вскрышных и вмещающих пород разведано в качестве строительного камня, меньше - в качестве песка, еще меньше - в качестве песчано-гравийного материала.

Всего в СНГ учитывается свыше 2100 месторождений строительного камня, 2800 - песчано-гравийных отложений, 1650 - песков для бетона, строительных растворов и силикатных изделий с промышленными запасами, соответственно, 30, 15, 10 млрд. м³. Это, главным образом, средние и крупные месторождения с запасами свыше 2-2,5 млн. м³ каждое. Кроме того, имеется большое количество неучтенных мелких месторождений, в большинстве разра6атываемых речными пароходствами, дорожными строительными организациями, сельскохозяйственными объединениями и др.

Учтенная суммарная добыча строительного камня в СНГ достигает 290 (в том числе высокопрочного - 100), песчано-гравийных материалов - 270, песков для бетона и силикатных изделий, штукатурных и кладочных растворов - 160 млн. м³ в год. Приводимые объемы добычи далеко не полные. Так, значительные разработки песчано-гравийных материалов, выполняемые пароходствами, рассматриваются как транспортная работа и не подлежат учету. Нет отчетности и по многочисленным производствам автодорожников, объемы добычи и производства нерудных строительных материалов на которых достигают для некоторых территорий 50-60 % общего выпуска этих материалов.

Состояние ресурсов строительного камня, песчано-гравийных материалов, песка в СНГ позволяет повысить современный уровень производства нерудных строительных материалов. В частности, может быть увеличено производство высокопрочного щебня, щебня и гравия мелких фракций, обогащенного песка. Имеются возможности для сокращения числа мелких карьеров, масштабы добычи на которых не позволяют применять современные высокопроизводительные способы разработки месторождений. Даже в том случае, если это увеличит расстояние транспортировки, экономическая целесообразность определяется меньшей себестоимостью и более стабильным качеством щебня, получаемого на крупных предприятиях. Кроме того, сокращение количества мелких горных выработок приводит к общему сокращению вредного воздействия на окружающую среду.

Дата добавления: 2014-12-24