CC BY
145
----------------------------------------------- © Р.Г. Мелконян, 2006
УДК 658.576.1:622 Р.Г. Мелконян
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД И ОТХОДОВ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТЕКЛА И В СТРОЙИНДУСТРИИ
Семинар № 7
Одно из главных направлений развития современной экономики -создание и внедрение энергоэкономных технологий, безотходных и малоотходных производств. Поэтому весьма актуально использование недефицитного сырья и отходов для производства стекла и стеклома-териалов.
Проводимые в этом плане работы можно условно подразделить на 4 направления [1]:
• использование доменных и других металлургических и топливных шлаков для производства стекла и шлакоситаллов [2];
• использование первичного и вторичного стеклобоя для получения декоративно'-отделочных стекломатериалов (стек-локристаллита, стеклокремнезита и др.) [3];
• использование горных пород и др. недефицитного минерального сырья для получения стекловидных и стеклокристаллических материалов [4, 5];
• использование отходов химических и др. производств для получения стекла и ситаллов [6].
В стекольной промышленности доменные шлаки применяются в производстве стеклокристаллических материалов, окрашенной стеклянной тары, облицовочной плитки, штабельного стекловолокна [7].
В РХТУ им. Д.И. Менделеева совместно с НИИ "Автостекло" (г. Константиновка, Донецкая обл., Республика Украина) разработан конструкционный и отделочный материал - "шлакоситалл", используемый в промышленности и гражданском строительстве [8].
Прочность, способность противостоять воздействию агрессивных сред обусловили применение этого материала в химической, электрохимической, коксохимической,
горнодобывающей и машиностроительных отраслях.
В том же университете на основе металлургических шлаков был разработан новый стеююкристалжческий материал "сигран". Химический состав используемых шлаков при производстве сиграна, масс. %: 8Ю2-35-41; А12О3-8-10; СаО-40-46; М^О-4-7; МпО-0,5-1,7; Бе2О3-0,2-0,4; Б2-0,7-2.
В качестве корректируемых добавок вводятся недефицитные материалы. Характерной особенностью "сиграна", имеющего по всему объему оранжево-коричневый цвет, является включения в его массу поликри-сталлических агрегатов неправильной формы иного цвета, чем основная масса.
По внешнему виду он напоминает гранит, мрамор. Установлено, что на структуру "сиграна" влияют структура исходного стекла и режим его термообработки. Варьируя количество добавок и режим термообработки, можно получать сигран с различными размерами агрегированных частиц. При этом меняется и структура этих частиц.
РХТУ им. Д.И. Менделеева предлагает использовать в качестве технологических добавок отходы химической промышленности для получения сиграна широкой гаммы цветов, в т.ч. светлых и красных тонов [9].
Целый ряд публикаций, вышедших в последние годы, говорит о том, что на ка-
федре химической технологии стекла и си-таллов Белгородской государственной технологической академии строительных материалов (Бел ГТАСМ) под руководством проф. Минько Н.И. интенсивно велись и ведутся в настоящее время работы по изучению применения отходов обогащения горно- обогатительных комбинатов (в основном Лебединского ГОКа), попутных вскрышных пород, а также отходов местной промышленности. Так, в работе [10] изучался вопрос использования скальных вскрышных пород КМА (метаморфических сланцев), которые с небольшой подшихтов-кой могут быть использованы для варки стекла с хорошими технологическими свойствами. Содержание в сланцах оксида железа (10 %) позволяет получить на их основе также стекольные материалы, как марблит, ситалл и каменное литье.
Изучался также вопрос применения мергеля и мела (Стойленское месторождение) песков вскрыши КМА и кварцитов в производстве марблита, стекловолокна, пеностекла, ситаллов. Практический интерес представляют отходы мокрого магнитного обогащения неокисленных железных кварцитов КМА ("хвосты обогащения", поступления которых в хвостохранилище Лебединского ГОКа уже достигло 18 млн т в год). В результате испытаний разработаны составы и технология получения стекол и ситаллов строительного назначения при введении в состав шихты до 65 % хвостов с использованием в качестве щелочесодержащих компонентов местного сырья - сульфата натрия, являющегося отходом Шебе-кинского химического комбината.
В работе [11] сообщается, что в Бел-ГТАСМЕ разработан состав стекла для марблитовых плиток, предназначенный для наружной и внутренней облицовки производственных и гражданских зданий. Плитки отличаются повышенной химической устойчивостью и более низкой себестоимостью.
Те же авторы проводят дальнейшие исследования в направлении использования попутно добываемых пород бассейна КМА
для получения строительных материалов [12].
В работе [13] объектом исследования послужило стекло, ранее разработанное для синтеза пироксенового ситалла, полученного на основе отходов обогащения железных кварцитов КМА.
Публикация [12] посвящена разработке составов и технологии получения железосодержащих стекол и ситаллов из попутных пород обогащения железистых кварцитов КМА (Лебединский ГОК) с использованием пород вскрыши карьеров разработаны оптимальные составы стекол типа марблит и ситаллов двух видов - эгиринового и геден-бергит - диопсидового.
В последнее время в стекловарении четко обозначились тенденция использования горных пород и отходов промышленности (в т.ч. горно-перерабатывающей).
Так еще в 1971 г. появилась работа (5), в которой опубликованы данные о том, что в Кавказском институте минерального сырья (песка) утилизируются хвосты обогащения медно-колчеданной руды Маднеуральского месторождения (Республика Грузия) следующего химического состава, масс %: БЮ2-90,4; А12О3-2,8; СаО-1,3; М^>0,6; К20-0,4; Ре2О3-1,8; 8О4-1,5; п.п.п.-1,8. Замена произведена в производстве темно-зеленой бутылки. При этом повысились скорость реакции силикате - и стеклообразования в процессе варки стекла, что объясняется высокой дисперсностью хвостов и аморфностью содержания в них кремнезема.
Первыми попытками использования местных горных пород в Республике Армения для нужд стекловарения явились работы И.И. Китайгородского и С.В. Родина в 1930-35-х годах, которыми была доказана возможность получения стекла на основе армянских пемз. Еще в 1935 г. в г. Ереване был организован цех консервной тары, где в качестве сырья использовали пемзу в сырьевой смеси с дагестанским кварцевым стеклом.
В дальнейшем созданный в 1943 г. стекольный цех "Промкооперация" работал исключительно на Эйларских пемзовых песках. На том же сырье с 1950 г. по 1964 г.
работал также Арзниинский стеклотарный завод (24 км от г. Еревана), перешедший затем на использование перлитов Джрабер-ского месторождения.
Использовав положительные структурные особенности аморфных перлитовых пород, в Ереванском НПО "Камень и силикаты" был разработан гидротермальный способ комплексной переработки перлитов, трепелов, диатомитов, опок на ряд силикатных продуктов (автор способа - заслуженный изобретатель Республики Армения, к.т.н. Мелконян Г.С.) [14].
Комплексная стекольная шихта, приготовленная гидротермальным синтезом, названная автором каназитом, в честь Кана-керского алюминиевого завода "Каназ", по своим качественным показателям совершенно отличается от шихты, приготовленной обычным способом [15].
Методом катализированной кристаллизации из различных горных пород - изверженных (базальт, диабаз, гранит, нефелиновый сиенит и др.) и метаморфических (гнейсы, сланцы, мраморы, серпентиниты и др.) были получены ситаллы под общим названием "петроситаллы" [16].
Базальтовое каменное литье после катализированной кристаллизации приобретает улучшенные физико-химические свойства, к примеру, предел прочности на изгиб увеличивается с 80 до 130-170, а на сжатие - с 480 до 730-875 МПа [17].
В Г осударственном институте стекла был разработан декоративно-облицовочный материал - стеклокерамит, при изготовлении которого широко используются различные отходы стекла [18]. По своим декоративным свойствам и художественным возможностям он аналогичен стеклокрем-незиту.
Стеклокерамит - двухслойный композиционный материал, получаемый путем термообработки смеси стеклобоя, глины и песка.
В Белорусском НИИСМе разработана технология производства декоратив-
но-облицовочного пеностекла - пенодекора, основным сырьем для которого являются отходы стекла и стекольный бой [19]. На Ленинском стекольном заводе впервые в стране был создан и получен новый вид облицовочного материала - стеклокремнезит строительного назначения [20]. Он синтезирован на основе стеклогранулята (фракцию 1-50 мм) определенного химического состава с использованием первичных сырьевых материалов (кварцевый песок и др. добавки).
В исследовательской лаборатории Ленинского стекольного завода под руководством автора статьи были разработаны и получены новые декоративно-облицовочные материалы широкой гаммы без применения красителей на основе различных видов отходов:
• перлитокремнезит - на основе отходов цветных стекол и отходов вспученного перлита (просыпь) (Авт. свид. №
1100245);
• пенокремнезит - на основе отходов производства пеностекла (Авт. свид. №
1100246);
• стеклохромозит и хромозит - на основе стеклогранулята, окрашенного в массе хромосодержащими отходами, образующимися при очистке сточных вод гальванического производства машиностроительных заводов (Авт. свид. № 1100251 и авт. свид. № 1126550);
• узорит - на основе отходов глушенного стекла и отходов цветных стекол (Авт. свид. № 1181253);
• шлакозит - на основе отходов цветных стекол и металлургических шлаков (Авт. свид. № 1235851);
• стеклокерамзит — на основе отходов цветных стекол и отходов производства керамзита (Авт. свид. № 1244117).
В заключении можно констатировать, что использование многих видов отходов осуществлено и целесообразно как с экологической, так и экономической точек зрения. В полной мере это относится к утилизации отходов горного производства.
1. Пирогов Н.Л., Сушон С.П., Завалако А.Г. Вторичные ресурсы: эффективность, опыт, перспективы. - М.: Экономика, 1987. - 198 с.
2. Голозубов О.А. и др. Облицовочные материалы на основе золовых отходов ТЭС. // стекло и керамика.
- 1992. - № 5. -С. 2-3.
3. Павлушин Н.М., Белецкий Б.И., Орлова В.Ю., Мелконян Р.Г., Сычева Н.Г. Использование отходов стекла в производстве стеклокремнезита / экспресс-информация. Сер. 11. использование отходов, попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий. Охрана окружающей среды. -М., 1983. - №10. - С. 16-17.
4. Мелконян Р.Г., Сычева Н.Г., Козлов Г.Б., Смирнов А.Ф., Мельникова В.Г. Способ приготовления декоративно-облицовочного материала (перли-токремнезит) А.с. СССР № 11002451 // Б.И. - 1984. -№ 24.
5. Кутателадзе К.С. К вопросу использования горных пород в стекольной промышленности // Использование в стекольном производстве недефицитных материалов. - М.; ВНИИЭСМ. 1971. - С. 3-11.
6. Мелконян Р.Г. и др. Хромосодержащие отходы для производства декоративно-облицовочных материалов // стекло и керамика. - 1986. - № 1. - с. 8-9.
7. Добросоцкая Т.Я. Синтез новых облицовочных материалов на основе стекла и шлака методом спекания: автореф. дисс. канд. тех. наук. - М., 1982. - 16 с.
8. Саркисов П.Д. Направленная кристаллизация стекла - основа получения многофункциональных стеклокристаллических материалов. - М., 1997. - 216 с.
9. Саркисов П.Д. Использование вторичного сырья для производства стекла и стекломатериалов // Сб. научи, тр. МХТИ им. Д.И. Менделеева. - М., 1985. - С. 17-22.
10. Минько Н.И. Возможность использования добываемых пород бассейна Курской магнитной аномалии в качестве сырья для стекольной промышленности // Тез. докл. II Всесоюзного совещания "Научно-техн. прогресс в производстве стекла". - М.: ВДНХ, 1983. - С. 72.
11. Минько Н.И., Жерновая Н.Ф., Лисовик Е.В. Строительные и тарные стекла на основе искусственных песков из кварцитопесчанников КМА // Стекло и керамика. - 1989. - № 12. - с. 6-7.
12. Минько Н.И., Жерновая Н.Ф. Стеклообразо-вание и свойства стекол в системах Ма2О-Ре2Оз-8Ю2 //Тезисы докл. II Всесоюз. совещания "Научно-техн. прогресс в производстве стекла". - М.: ВДНХ, 1983,. -с. 176.
13. Ключник И.А. и др. Стекло и стеклокристаллические материалы, синтезированные на основе отходов углеобогащения // Тез. докл. II Всероссийского совещания "Научно-техн. прогресс в производстве стекла". -М.: ВДНХ, 1983. с. 169.
14. Мелконян Г.С. Натриево-кальциевый силикат
- комплексное сырье для стекольной промышленности // Промышленность Армении. - 1963. № 6. - с. 10-14.
15. Мелконян Г.С. Гидротермальный способ приготовления комплексного стекольного сырья на основе горных пород и продуктов их переработки. -Ереван: Айастан, 1977. - 240 с.
16. Яралова К. С. Исследование условий получения пироксеновых стеклокристаллических материалов на основе некоторых горных пород Армении: автореф. дисс. канд. тех. наук. - Ереван, 1970. - 22 с.
17. Тимофеева Л.К и др. Технология декоративного каменного литья и механическая обработка изделий из него // Сб. ВНИИЭСМ. Сер. 9 - вып. 12. -М, 1983. с. 15.
18. Кисиленко Н.Г. Стеклокерамит - новый декоративно-облицовочный материал // Стекло и керамика. - 1983. - №8. - С. 15-17.
19. Демидович Б.К. и др. Производство пеноде-кора - облицовочного материала из вспененного стекла // Реферативный сборник "Промышленность строительный материалов". Сер. "Стекольная промышленность". - М.: ВНИИЭСМ. 1985. - вып. 9.- с. 8-11.
20. Быков А.С. и др. Технология производства и применения стеклокремнезита в строительстве. - М.: Стройиздат. 1984. - 194 с.
21. Мелконян Р.Г. Использование промышленных отходов и стеклобоя при производстве новых декоративно-облицовочных материалов // ЩШИ-ТЭНМС. Сер. 1 "Экономия и рациональное использование сырьевых, топливно-энергетических и др. материальных ресурсов:Обзор. - М., 1989.-Вып. 11. -56 с.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------
Мелконян Р.Г. - доктор технических наук, профессор, академик РАЕН вице-президент ОАО «РАО Роснефтегазстрой».
