Научная статья на тему 'Использование техногенного сырья в производстве нерудных строительных материалов'

Использование техногенного сырья в производстве нерудных строительных материалов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
459
66
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕРУДНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / NONMETALLIC CONSTRUCTION MATERIALS BURNED BREEDS / ГОРЕЛЫЕ ПОРОДЫ / ШАХТНЫЕ ОТВАЛЫ / MINE DUMPS / ЩЕБЕНЬ / RUBBLE / ЩЕБЕНОЧНО-ПЕСЧАНЫЕ СМЕСИ ИЗ ГОРЕЛЫХ ПОРОД / ROAD CLOTHES / CRUSHED-STONE-SAND MIXES FROM BURNED BREEDS

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Буравчук Нина Ивановна, Гурьянова Ольга Владленовна

Приведены результаты комплексных исследований свойств горелых пород шахтных отвалов как техногенного сырья. Дана химико-минералогическая характеристика горелых пород наиболее крупных по запасам шахтных отвалов, расположенных в Ростовской области. Описаны основные особенности пород, слагающих отвалы. Отмечены причины, сдерживающие широкое использование шахтных пород в технологии строительных материалов. Показана возможность получения нерудных строительных материалов из пород шахтных отвалов. Описана технология получения нерудных строительных материалов из горелых пород. Приведены физико-механические свойства заполнителей из горелых пород и отличительные особенности их в сравнении с аналогичными по назначению материалами из природного сырья. Приведены примеры практического применения щебня и щебеночно-песчаных смесей из горелых пород шахтных отвалов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE USE OF MAN-MADE MATERIALS IN THE MANUFACTURE OF NON-METALLIC BUILDING MATERIALS

Results of complex researches of properties of burned breeds of mine dumps as technogenic raw materials are given. The chemical and mineralogical characteristic of burned breeds is given the largest on stocks of the mine dumps located in the Rostov region. The main features of the breeds composing dumps are described. The reasons constraining wide use of mine breeds in technology of construction materials are noted. Possibility of receiving nonmetallic construction materials from breeds of mine ovals is shown. The technology of receiving nonmetallic construction materials from burned breeds is described. Physic-mechanical properties of fillers from burned breeds and their distinctive features in comparison with materials similar to destination from natural raw materials are given. Examples of practical use of crushed stone and crushed-stone-sand mixes from burned breeds of mine dumps are given.

Текст научной работы на тему «Использование техногенного сырья в производстве нерудных строительных материалов»

СТРОИТЕЛЬСТВО

CIVIL ENGINEERING

УДК 622.271.45:691.2.002.03 DOI: 10.17213/0321-2653-2015-1-111-117

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

THE USE OF MAN-MADE MATERIALS IN THE MANUFACTURE OF NON-METALLIC BUILDING MATERIALS

© 2015 г. Н.И. Буравчук, О.В. Гурьянова

Буравчук Нина Ивановна - канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник, зав. лабораторией «Ресурсосберегающие технологии», Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону, Россия. Тел. (863) 297-52-24. E-mail: burav@math.rsu.ru

Гурьянова Ольга Владленовна - ст. науч. сотрудник, Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону, Россия. Тел. (863) 297-52-24. E-mail: burav@math.rsu.ru

Buravchuk Nina Ivanovna - Candidate of Chemical Sciences, senior scientific researcher; head. laboratory «resource-saving technologies, Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia. Ph. 863) 297-52-24. E-mail: burav@math.rsu.ru

Guryanova Olga Vladlenovna - senior scientific researcher; Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia. Ph. (863) 297-52-24. E-mail: burav@math.rsu.ru

Приведены результаты комплексных исследований свойств горелых пород шахтных отвалов как техногенного сырья. Дана химико-минералогическая характеристика горелых пород наиболее крупных по запасам шахтных отвалов, расположенных в Ростовской области. Описаны основные особенности пород, слагающих отвалы. Отмечены причины, сдерживающие широкое использование шахтных пород в технологии строительных материалов. Показана возможность получения нерудных строительных материалов из пород шахтных отвалов. Описана технология получения нерудных строительных материалов из горелых пород. Приведены физико-механические свойства заполнителей из горелых пород и отличительные особенности их в сравнении с аналогичными по назначению материалами из природного сырья. Приведены примеры практического применения щебня и щебеночно-песчаных смесей из горелых пород шахтных отвалов.

Ключевые слова: нерудные строительные материалы; горелые породы; шахтные отвалы; щебень; щебеночно-песчаные смеси из горелых пород.

Results of complex researches ofproperties of burned breeds of mine dumps as technogenic raw materials are given. The chemical and mineralogical characteristic of burned breeds is given the largest on stocks of the mine dumps located in the Rostov region. The main features of the breeds composing dumps are described. The reasons constraining wide use of mine breeds in technology of construction materials are noted. Possibility of receiving nonmetallic construction materials from breeds of mine ovals is shown. The technology of receiving nonmetallic construction materials from burned breeds is described. Physic-mechanical properties of fillers from burned breeds and their distinctive features in comparison with materials similar to destination from natural raw materials are given. Examples of practical use of crushed stone and crushed-stone-sand mixes from burned breeds of mine dumps are given.

Keywords: nonmetallic construction materials burned breeds; mine dumps; road clothes; rubble; crushed-stone-sand mixes from burned breeds.

Стратегическим направлением использования природных ресурсов является вовлечение в промышленную эксплуатацию отходов различных производств, в частности горнодобывающей отрасли. Глав-

ным потребителем таких отходов может быть строительная индустрия. В Ростовской области имеются огромные запасы техногенного сырья, потенциально пригодного для производства строительных материа-

лов. Таким многотоннажным техногенным сырьем являются запасы шахтных пород и золошлаковых отходов, складированные в терриконах и золоотвалах. Применение золошлаковых отходов в технологии строительных материалов в отличие от горелых шахтных пород более распространено. Имеющиеся разработки [1 - 7] по изготовлению строительных материалов из шахтных пород угольных бассейнов свидетельствуют о технико-экономическом интересе, который вызывает этот вид сырья. Это связано, во-первых, с имеющимися огромными запасами шахтных пород во всех угледобывающих регионах, во-вторых, с обострившейся экологической ситуацией вблизи шахтных отвалов, в-третьих, с поисками нового минерального сырья, равноценного по качеству и свойствам традиционному, но более доступного и дешевого. Однако широкого вовлечения в производство запасов сырья из отвалов пока не происходит. Основной причиной этого является неоднородность состава и свойств пород, отсутствие информации об их экологической безопасности, необходимость в дополнительных затратах на их обогащение при переработке.

В данной работе приведены результаты исследований горелых пород шахтных отвалов и показана возможность использования их для производства нерудных строительных материалов - заполнителей. Объект исследования - породные массы наиболее крупных по запасам шахтных терриконов, сосредоточенных в Ростовской области. Горелыми породами считают пустые шахтные породы, с содержанием до 5 % остаточных углистых примесей [8].

Шахтные породы, образующиеся при добыче и обогащении углей, представлены преимущественно породами осадочного происхождения. Вещественный состав горелых шахтных пород определяется минеральным составом углевмещающих пород. Породы угленосных отложений сложены в основном песчаниками, аргиллитами и алевролитами, иногда встречаются известняки. Минеральный состав песчаника, аргиллита и алевролита - в основном кварц, обломки полевого шпата, каолинит, гидрослюды и монтмориллонит с примесью хлоритов и гидроксидов железа, алюминия и кремния. Известняк состоит главным образом из кальцита с примесью доломита, глинистых и песчаных частиц.

Таким образом, высокозольная породная масса, складируемая в терриконах, представлена смесью углистых пород, алевролитов, аргиллитов, песчаников и известняков. Соотношения между минералами изменяются в довольно широких пределах. В процессе длительного обжига исходные углевмещающие породы претерпевают в той или иной степени различные изменения и приобретают свойства, отличные от свойств исходных пород.

Среди шахтных отвалов по преобладающим в их составе литологическим типам выделено четыре типа отвалов: песчанистый, песчано-глинистый, глинистый и известково-песчано-глинистый [9].

Установлено, что на всей территории Восточного Донбасса преобладает глинистый тип отвалов. При физическом и химическом выветривании пород происходит изменение их крупности за счет диспергирования и разрушения химически неустойчивых минералов. В результате термического воздействия различной интенсивности и неравномерного распределения очагов горения образуются породы различной степени измененности: обожженные, горелые, переплавленные и породы, прокаленные в среде, близкой к восстановительной. В целом породы, слагающие терриконы, разнородны по минеральному составу, степени обжига, структуре, имеют различную прочность и крупность: от спекшихся конгломератов до мелочи. Основная масса представлена твердыми, хорошо обожженными, иногда оплавленными породами плотной структуры, цвет которых изменяется от кирпично-красного до темно-коричневого цвета. Выделены слабо обожженные темно-серого цвета с аморфной структурой и рыхлые светло-розового цвета породы. Встречаются также плотные породы черного цвета с характерным металлическим блеском - «черные блоки» [10]. Они образовались во внутренних частях отвалов при прокаливании пород в среде, близкой к восстановительной. Эти породы содержат значительное количество углерода (15 - 20 %) в виде тонкодисперсного графитового вещества и обломков бывшего угля.

В обожженных аргиллитах и алевролитах термическим воздействиям подвергается в основном глинистое вещество: оно частично аморфизовано и покрыто пленками гидроксидов железа. В песчаниках затронуты в основном обломки пород. Текстурно-структурные особенности песчаников и алевролитов остались без изменений. Наибольшие изменения в минеральном составе массы при термическом воздействии происходят при ее переплавлении вплоть до образования совершенно новых типов пород. В горелых породах можно выделить две группы минералов [9]: минералы исходных пород и новообразованные. К первой группе относятся кварц, полевые шпаты, слюда, обломки пород, гидрослюда, каолинит, карбонаты, соединения железа в виде пирита, марказита, гематита. Ко второй группе относятся: муллит, форстерит, кордиерит, шпинель, тридимит, кристобалит, силлиманит, андалузит, стекло и др. Стекловидная фаза представлена стеклом в основном мелилитового состава. Несгорев-шие частицы топлива, присутствующие в качестве примесей, в разной степени метаморфизованы, отличны от исходного состояния и находятся в виде кокса и полукокса и графитизированного углистого вещества. Цементирующая масса породы сложена бурым пели-товым материалом, обожженным и частично остеклованным.

В табл. 1 приведены результаты анализа химического состава исследуемых пород шахтных отвалов. Значительных колебаний в химическом составе пород не обнаружено. Химический состав представлен в основном оксидами кремния, алюминия и железа.

Таблица 1

Химический состав горелых пород шахтных отвалов, вес. %

Шахта SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 SO3 K2O + Na2O п. п. п. Мг.ж.

№ 26 55,53 21,82 6,68 1,67 1,37 0,96 3,18 3,51 5,15 0,51

«Бургустинская» 54,47 22,53 6,39 1,92 1,54 1,17 3,07 3,31 5,40 0,53

«Глубокая» 53,75 22,78 6,97 2,39 1,86 0,80 2,48 3,87 4,86 0,55

«Донецкая» 53,06 24,48 6,20 1,93 1,74 1,17 2,83 3,27 5,03 0,58

им. Воровского 54,30 22,47 7,35 1,97 1,61 1,10 2,57 3,43 4,97 0,55

им. Комсомольской правды 55,07 21,95 7,22 1,61 1,82 1,12 1,96 3,90 5,11 0,53

им. Петровского 55,14 22,31 7,34 1,52 1,46 1,03 2,54 3,10 5,27 0,54

«Майская» 54,04 22,46 7,85 1,27 2,23 1,00 2,68 3,37 4,90 0,56

«Несветаевская» 54,00 24,08 5,66 1,98 1,44 1,07 2,49 3,61 5,47 0,55

«Центральная» 53,29 22,37 6,78 2,35 2,17 1,13 2,97 3,64 5,05 0,55

Примечание: п.п.п. - потери при прокаливании; Мг. ж. - глинитно-железистый модуль, равный отношению суммы оксидов алюминия и железа к оксиду кремния.

Содержание кислотных оксидов свыше 70 % и породы характеризуются как кремнисто-глиноземистые. По модулю основности, учитывающему соотношение кислотных и основных оксидов, породы относятся к кислым (модуль основности - 0,10 - 0,12). По величине глинитно-железистого модуля в соответствии с классификацией Г.И. Книгиной [11] породы относятся к I группе: аргиллиты активные и высокоактивные. Для пород исследуемых шахтных отвалов проводился радиационно-гигиенический контроль, по результатам которого изучаемые породы относятся к I классу материалов, применение которых допустимо во всех видах строительства (ГОСТ 30108-94).

В качестве примера фазово-минерального состава горелых пород Восточного Донбасса ниже приводятся данные исследований отвала шахты им. Петровского. Породы данного отвала складировались при отработке угольных пластов, располагающихся в углевмещаю-щих породах в основном глинистого состава. По ли-тологическому составу преобладают глинисто-аргиллитовые породы с примесью алевролитов и песчаников. Содержание песчаников не превышает 10 %. Главным породообразующим минералом глинистого вещества является гидрослюда. Содержание кремнистых пород составляет примерно 10 - 13 % (по объему). В отвале содержатся слабые по прочности породы и породы, имеющие прочность на сжатие 110 - 120 МПа. Гранулометрический состав пород в отвале очень разнообразен. В среднем преобладают обломки размером от 6 до 100 мм. Имеются куски размером более 600 мм. Встречаются куски несгоревшего угля и слои слабообожженной породы. При визуальном обследовании пород обнаружено наличие серы, цементирующей обломки пород. Большинство минералов, слагающих породы, видоизменено в процессе обжига. Судя по окраске, прочности и плотности пород, можно предположить, что их обжиг происходил длительно и в основном равномерно при температурах, близких к 1000 °С. Текстуры и структуры пород разнообразны.

Можно выделить следующие основные текстуры: плотные, ноздреватые, шлаковидные, брекчиевидные. Присутствуют пористые и вспученные, агрегированные слоистые и плотно сцементированные породы.

При рентгенографическом исследовании пород выделены следующие основные кристаллические минералы: кварц и его модификации; железо в форме магнетита и гематита; глинистое вещество в виде корунда, муллита.

В качестве второстепенных минералов присутствуют каолинит, полевые шпаты, сера и др. На термограммах наблюдаются эндоэффекты, связанные с удалением гигроскопической и связанной воды, экзотермические эффекты, обусловленные окислением железистых минералов, полиморфными превращениями кварца, выгоранием углистых веществ, разложением карбонатов. Пики на термограммах появляются в результате процессов, происходящих в той части породы, которая прошла недостаточный обжиг в отвале или горела при более низкой температуре. Незначительная величина пиков показывает, что такой породы немного. Хорошо обожженная порода является термически инертной, и на кривых дифференциально-термического анализа у таких пород почти не обнаруживаются термические эффекты.

Нестабильность свойств техногенного сырья требует обязательной предварительной подготовки для доведения его свойств и качества до показателей, которые предъявляются к природному сырью. Для получения кондиционного сырья из горелых шахтных пород их следует подвергать переработке, основу которой составляет обогащение по прочности. Принцип обогащения по прочности основан на выделении из материалов мелких фракций, основная часть которых представляет собой слабые разности. Поэтому если после дробления отсеять из продуктов мелкую фракцию, то оставшийся надрешетный продукт окажется более однородным и прочным. Технология

производства заполнителей из пород шахтных отвалов приведена на примере работы предприятия ООО «Донстройресурс», имеющего в своем составе дро-бильно-сортировочный комплекс по переработке шахтных пород и производству заполнителей из них. Технологическая схема дробильно-сортировочного комплекса приведена на рисунке. Исходным сырьем для производства заполнителей являются перегоревшие шахтные породы отвала № 4 бывшей шахты «Глубокая». Объем складированной породы -350,3 тыс. м3. Выбор дробильно-сортировочного оборудования определяется такими свойствами перерабатываемых пород, как прочность, однородность, абра-зивность, размер кусков, количество и вид содержащихся в них загрязняющих включений.

Горелая порода одноковшовым экскаватором нагружается в автосамосвалы и доставляется к месту переработки, находящемуся на расстоянии 1 км от отвала. Горная масса с автосамосвала подается в приемный бункер. Из бункера пластинчатым питателем порода подается на щековую дробилку. На первичное дробление поступает порода с максимальным размером кусков - 100 - 300 мм. Максимальный размер кусков породы на второй стадии дробления - 20 -80 мм. После щековой дробилки дробленая порода по конвейеру № 1 подается на инерционный грохот, укомплектованный двумя ситами, где производится поверочное (контрольное) грохочение для выделения из потока материала продукта, не требующего второй стадии дробления. На этой стадии грохочения из продуктов дробления в соответствии с потребностями выделяют необходимую фракцию щебня (от 5 до 20 или св. 20 до 40 мм) и отсев. После грохота щебеночная фракция по конвейеру № 3, а отсев по конвейеру № 2 складируются вблизи дробильно-сортировочной установки.

Питатель

Дробилка СМД-108

Надрешетный продукт после грохочения направляется на вторичное дробление, которое производится на молотковой дробилке. Дробленый продукт с молотковой дробилки по конвейеру № 4 возвращается на конвейер № 1 и направляется на инерционный грохот. По данной технологической схеме продукты обеих дробилок сортируются на одном грохоте. После грохота полученный продукт по конвейерам № 3 и 2 направляется на склад готовой продукции. Складирование и хранение щебня производится на открытой площадке с твердым покрытием по фракциям в конусах. Отсев, предназначенный в основном для использования в производстве керамического кирпича, складируется в конус под навесом. Отгрузка готовой продукции осуществляется автопогрузчиком.

Качество готового продукта при переработке пород в значительной степени зависит от количества стадий дробления и используемого оборудования. Эффективность избирательного дробления особенно высока при использовании в технологической линии роторных или молотковых дробилок. Материал, получаемый в таких дробилках, особенно роторных, имеет лучшую форму зерен, выход зерен пластинчатой формы меньше, чем в дробилках других типов. Количество стадий дробления определяется числом выпускаемых фракций заполнителя и их назначением. Многолетними исследованиями и производственными испытаниями установлено, что при переработке шахтных пород в технологической линии должно быть предусмотрено не менее двух стадий дробления пород. По такому принципу велась переработка пород на отвалах бывших шахт им. Воровского, Петровского, № 26, «Майская».

Первичной продукцией, получаемой при переработке пород, являются нерудные строительные материалы: щебень, щебеночно-песчаные смеси, отсевы дробления пород, песок из отсевов дробления.

лч>"-- Оюев t)'. «■ а фр. (МО мм

а /¿S 'а

Дробилка СМД-31/С182Б

Технологическая схема расположения оборудования дробильного комплекса на базе породного отвала № 4

Ё1 (ООО «Донстройресурс»)

В табл. 2 приведены основные показатели физико-механических свойств заполнителей из горелых шахтных пород.

Заполнители из горелых пород практически не содержат глинистых, илистых частиц и глины в комках, выдерживают испытания на водостойкость, не содержат вредных компонентов и примесей, устойчивы ко всем видам распада. Содержание углистых примесей не превышает 5 %. Причем углистые примеси представлены в основном полукоксовыми и коксовыми остатками, стойкость которых против окисления и долговечность при воздействии влаги достаточно высоки. В отличие от щебня из природного камня, насыпная плотность щебня из горелых пород ниже. Поверхность частиц щебня неокатанная, шероховатая. На поверхности частиц практически не содержатся глинистые и другие засоряющие примеси. Эта особенность таких заполнителей повышает сцепление частиц щебня в конструкционных слоях дорожных одежд и с вяжущими материалами в бетонных смесях.

Щебеночно-песчаные смеси хорошо уплотняются и самопроизвольно цементируются. В щебне содержатся частицы кубовидной формы, а также пластин-

чатые и игловатые. Но содержание последних не превышает нормативных требований. Наличие игловатых частиц создает армирующий эффект при укладке щебеночных смесей в дорожных одеждах и в бетонах. Щебень, щебеночно-песчаные смеси и отсевы из горелых пород постепенно завоевывают рынок заполнителей.

Широкое внедрение нерудных строительных материалов из горелых пород сдерживается нетрадиционностью материала и психологической неподготовленностью потребителя. Однако практический опыт применения щебеночных смесей и отсевов дробления из горелых пород в дорожном строительстве, в устройстве промплощадок, благоустройстве территорий уже имеется [12]. Например, такой опыт накоплен в г. Гуково Ростовской области:

- при реконструкции и ремонте промплощадок некоторых шахт;

- устройстве технологических и подъездных дорог для грузового и легкового автотранспорта;

- устройстве асфальтобетонных покрытий пром-площадок и тротуаров городских улиц.

Таблица 2

Показатели качества отсева из пород шахтных отвалов

Основные показатели качества щебня Значение показателей для фракций, мм

от 5 до 10 св. 10 до 20 св. 20 до 40 св. 40 до 80 (70)

Марка по прочности при испытании на дробимость 600; 800; 1000 600; 800; 1000; 1200 600; 800; 1000; 1200 600; 800; 1000

Марка по морозостойкости F15, F25; F50 F15, F25; F50; F100 F15, F25; F50; F100 F15, F25; F50

Марка по водостойкости В1; В2 В1; В2 В1; В2 В1; В2

Марка по истираемости И1; И2 И1; И2 И1; И2 И1; И2

Насыпная плотность, кг/м3 1120 - 1240 1100 - 1260 1140 - 1270 1260 - 1290

Истинная плотность, г/см3 2,66 - 2,68 2,66 - 2,69 2,66 - 2,69 2,66 - 2,73

Содержание пылевидных и глинистых частиц, % 0,90 - 1,50 0,70 - 1,30 0,08 - 0,97 0,05 - 0,09

Содержание глины в комках, % практически отсутствует

Содержание пластинчатых и игловатых зерен, % 14,0 - 27,0 18,0 - 30,0 4,7 - 17, 5 1,2 - 9,8

Содержание зерен слабых пород, % 2,5 - 8,7 3,0 - 10,7 1,2 - 6,8 1,1 - 5,2

Стойкость против всех видов распада, потеря массы при распаде, % 0,13 - 2,5 0,25 - 2,1 0,32 - 1,2 0,65 - 1,4

Потери при прокаливании, % 3,5 - 4,7 2,8 - 3,7 1,7 - 3,4 1,4 - 3,2

Содержание оксида кальция, % 1,15 - 1,40 1,13 - 1,24 1,07 - 1,18 1,03 - 1,36

Содержание оксида магния, % 0,77 - 1,20 1,13 - 1,30 1,03 - ,1,27 1,05 - 2,52

Содержание серы, сульфатов в пересчете на SO3, % 1,28 - 2,15 1,25 - 1,48 1,16 - 1,27 1,13 - 1,48

Содержание пирита в пересчете на SO3, % 0,17 - 0,38 0,03 - 0,04 0,02 - 0,08 0,04 - 0,08

Содержание щелочных оксидов (№20 + К20), % 3,50 - 4,25 2,18 - 3,51 2,70 - 3,27 2,95 - 3,30

Класс материалов по величине Аэфф I I I I

Примечание: Аэфф - удельная эффективная активность естественных радионуклидов по ГОСТ 30108 - 94.

Имеется опыт использования горелых пород шахтных отвалов в сооружении насыпи железнодорожного полотна подъездного железнодорожного пути от шахты «Садкинская» до железнодорожного пути общего пользования [13]. Протяженность подъездного пути 25 км.

Есть определенный опыт использования щебня из горелых пород в бетоне. Фирма ООО «Евродон» при строительстве производственного комплекса - птицефабрики для устройства полов предпочли использовать в бетонной смеси заполнители из горелых пород, так как щебень Красносулинского щебеночного карьера по содержанию пылевидных и глинистых частиц превышал нормативные требования в 4 - 5 раз.

Щебень и отсев при дроблении пород шахт «Майская», им. Петровского, им. Воровского, № 26 использовали при выпуске камней бетонных стеновых (шлакоблоки). Для изготовления элементов шахтной крепи: затяжки, блоков БЖБТ, изделий для крепления шахтной водоотливной канавки - применен щебень и отсев из горелых пород шахты № 26. Имеется опыт изготовления пустотных плит перекрытий из горело-породного бетона. Такие плиты выдерживают стендовые испытания на прочность и трещиностойкость и по характеристикам бетона не уступают аналогичной продукции из традиционного бетона. Многолетняя эксплуатация объектов, содержащих материалы из горелых пород, подтверждают целесообразность и эффективность применения таких заполнителей. Следует отметить, что выполненные лабораторно-анали-тические исследования и опытно-промышленные испытания позволили обозначить возможные наиболее целесообразные направления использования горелых пород [12, 14, 15]. По мере накопления производственного опыта и результатов научных исследований области применения горелых пород могут расширяться. На развитие других направлений утилизации шахтных пород может оказывать влияние потребность рынка в новой продукции.

Заключение

Как показали результаты многолетних лабора-торно-аналитических исследований, технологических и опытно-промышленных испытаний пригодность шахтных пород для тех или иных целей зависит от их физического состояния, гранулометрического, минерального и химического составов, содержания серы, углистого вещества, физико-механических свойств, степени однородности, токсичности и некоторых других специфических особенностей. В пределах одного террикона степень обжига породы неоднородна, изменяется содержание различных минералов и их физико-механических свойств. По крупности подошва отвала сложена из крупных кусков, средняя часть -кусками породы средней крупности, верхняя часть -из мелких кусков породы. Все это свидетельствует о том, что для оценки горелых пород, как технологического сырья, необходим индивидуальный подход по

каждому террикону. Для выбора направлений использования шахтные породы должны пройти несколько уровней оценки по различным критериям: по токсичности; химико-минералогическому составу; агрегатному состоянию, объемам образования. После такой многоуровневой оценки определяется направление утилизации и номенклатура продукции, получаемая на основе конкретного техногенного сырья. Перспективность применения шахтных пород зависит от близости их свойств к показателям, которые характеризуют свойства традиционного сырья.

При переработке пород шахтных отвалов следует предусмотреть комплексное использование всей получаемой при этом продукции, найти применение как качественной продукции, так и образующимся при переработке пород первичным отсевам. Очевидно, что полное безотходное использование всех компонентов, входящих в состав породной массы, экономически выгодно, так как значительно снижает стоимость добычи и переработки основного сырья. Переработка отходов угледобычи и превращение их в полезную продукцию является завершающим этапом в добыче полезных ископаемых. Это отвечает принципам рационального природопользования.

Литература

1. Гамалий Е.Н. Горелые породы как активная минеральная добавка в бетон // Вестн. ЮУрГУ. 2008. № 25. Серия «Строительство и архитектура». Вып. 7. С. 22 - 27.

2. Коваленко Л.И., Омельченко Н.П. перспективы использования горелых пород шахтных отвалов // Проблемi экологи. 2009. № 1-2. С. 16 - 19.

3. Майдукова С.С. Экономическая целесообразность использования ресурсного потенциала минеральной составляющей отходов угольного производства // Экожмчний вюник. 2013. № 3. С. 145 - 153.

4. Мнухин А.Г. Породные отвалы - сырье будущего // Уголь Украины. 2009. № 5. С. 28 - 32.

5. Canibano J.G. Latest developments in the utilization of coal mining wastes // Coal Science. Vol. 1-2. Elsevier, Amsterdam, 1995. P. 1629 - 1632.

6. Naik T.R. Use of industrial bv-products in cement-based materials // Creating and Concrete Research. 2004. Vol. 34. № 11, P. 2057 - 2060.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Scrivener K.L., Kirkpatrick R.J. Innovation in Use and Research on Cementitions Material // Proceedings of the 121 International Congress on the Chemistry of Cement. Montreal, 2007. P. 358 - 278.

8. Книгина Г.И. Строительные материалы из горелых пород. М., 1966. 206 с.

9. Гипич Л.В. Особенности вещественного состава отвальных пород шахтных отвалов Восточного Донбасса и новые направления их использования: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Ростов н/Д. 1998. 25 с.

10. Чесноков Б.В., Щербакова Е.П. Минералогия горелых отвалов Челябинского угольного бассейна. М., 1991. 152 с.

11. Книгина Г.И. Горелые породы - минеральное сырье для

строительных материалов // Минеральное сырье и нефтехимия: межвуз. науч.-техн. сб. Томск, 1977. С. 30 - 35.

12. Буравчук Н.И., Рутьков К.И. Переработка и использование отходов добычи и сжигания твердого топлива. Ростов н/Д., 1997. 224 с.

13. Буравчук Н.И., Гурьянова О.В., Айрапетьян М.А. Использование пород шахтных отвалов для устройства зем-

ляного полотна // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2007. № 6. С. 100 - 104.

14. Буравчук Н.И., Будницкий В.М. Бражников В.Ф. [и др.] Ресурсосбережение в технологии вяжущих и бетонов. Ростов н/Д., 1999. 176 с.

15. Буравчук Н.И. Ресурсосбережение в технологии строительных материалов. Ростов н/Д., 2009. 224 с.

References

1. Gamalij E.N. Gorelye porody kak aktivnaya mineral'naya dobavka v beton [Burnt rock as an active mineral additive in concrete]. Vestnik YuUrGU.. № 25. Seriya "Stroitel'stvo i arhitektura" ,2008, vol. 7, pp. 22-27.

2. Kovalenko L.I., Omel'chenko N.P. Perspektivy ispol'zovaniya gorelyh porod shahtnyh otvalov [Prospects for the use of the burnt rock mine tailings]. Problemi 'ekologii, 2009, no. 1-2, pp.16-19.

3. Majdukova S.S. 'Ekonomicheskaya celesoobraznost' ispol'zovaniya resursnogo potenciala mineral'noj sostavlyayuschej othodov ugol'nogo proizvodstva [Economic feasibility of use of the resource potential mineral part of coal production waste]. sEko-nomichnij visnik, 2013, no. 3, pp. 145-153.

4. Mnuhin A.G. Porodnye otvaly - syr'e buduschego [Waste Rock dumps raw material of the future]. Ugol' Ukrainy, 2009, no. 5, pp. 28-32.

5. Canibano J.G. Latest developments in the utilization of coal mining wastes. Coal Science. Vol. 1-2. Elsevier, Amsterdam, 1995, pp. 1629-1632.

6. Naik T R. Use of industrial bv-products in cement-based materials. Creating and Concrete Research, 2004, vol.34, no. 11, pp. 2057-2060.

7. Scrivener, K.L., R.J. Kirkpatrick. Innovation in Use and Research on Cementitions Material. Proceedings of the 121 International Congress on the Chemistry of Cement. Montreal, 2007, pp. 358-278.

8. Knigina G.I. Stroitel'nye materialy iz gorelyh porod [Building materials from the burnt rocks]. Moscow, 1966, 206 p.

9. Gipich L. V. Osobennosti veschestvennogo sostava otval'nyh porod shahtnyh otvalov Vostochnogo Donbassa i novye naprav-leniya ih ispol'zovaniya. Avtoref. kand. diss [Features material composition of the rock dump mining dumps Eastern Donbass and new directions for their use. Autoref. kida. diss.]. Rostov-na-Donu, 1998, 25 p.

10. Chesnokov B.V., Scherbakova E.P. Mineralogiya gorelyh otvalov Chelyabinskogo ugol'nogo bassejna [Mineralogy burnt dumps of the Chelyabinsk coal basin]. Moscow, Nauka, 1991, 152 p.

11. Knigina G.I. [Burning rocks - mineral raw materials for building materials]. Mineral'noe syr'e i neftehimiya: mezhvuz. nauchn.-tehn.sb [Minerals and petrochemicals: meiwes. ).technology. proceedings]. Tomsk, TPI, 1977, pp. 30-35.

12. Buravchuk N.I., Rut'kov K.I. Pererabotka i ispol'zovanie othodov dobychi i szhiganiya tverdogo topliva [Recycling and use of waste production and combustion of fossil fuels]. Rostov-na-Donu, SKNC VSh Publ, 1997, 224 p.

13. Buravchuk N.I., Gur'yanova O.V., Ajrapet'yan M.A. Ispol'zovanie porod shahtnyh otvalov dlya ustrojstva zemlyanogo polotna [The Use of rock mining dumps for device subgrade]. Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskij region. Tehnicheskie nauki, 2007, no. 6, pp.100-104.

14. Buravchuk N.I., Budnickij V.M. Brazhnikov V.F. Resursosberezhenie v tehnologii vyazhuschih i betonov [Saving technology binders and concretes]. Rostov n/D, SKNC VSh Publ, 1999, 176 p.

15. Buravchuk N.I. Resursosberezhenie v tehnologii stroitel'nyh materialov [The saving in building materials technology]. Rostov-na-Donu., YuFU Publ, 2009, 224 p.

Поступила в редакцию 10 сентября 2014 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.