CC BY
93
Литература
1. Прохорова А.А., Черниловская И.Е. Регенерация и утилизация катализаторов гидрогенизационных процессов за рубежом // Химия и технология топлив и масел. 1986. № 9. С. 45-46.
2. А.с. 1560320 СССР. Способ селективного измельчения смеси материалов разной прочности / А.Н. Тюманок и др. Опубл. Б.И. № 16, 1990.
3. Разработка методов квалифицированного использования отработанных железооксидных катализаторов дегидрирования алкилароматических и олефиновых углеводородов / Е.Г. Степанов, Г.Р. Котельников, А.В. Кужин, Д.В. Качалов // Известия Вузов. Химия и хим. технология. 2003. Т. 46, вып. 9. С. 68-71.
4. Физико-химические свойства и применение порошков, полученных из отработанных катализаторов дегидрирования / Е.Г. Степанов, Г.Р. Котельников, А.В. Кужин, Д.В. Качалов // Катализ в промышленности. 2003. № 6. С. 27-31.
Сведения об авторах Котельников Г ергий Романович,
ОАО «Научно-исследовательский институт “Ярсинтез”», г.Ярославль, Россия Качалов Дмитрий Владимирович,
к.т.н., ОАО «Научно-исследовательский институт “Ярсинтез”», г.Ярославль, Россия Степанов Евгений Г еннадьевич,
д.т.н., Рыбинский государственный авиационный технический университет им. П.А.Соловьева, г.Рыбинск, Россия Герасимова Лидия Георгиевна,
д.т.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, [email protected] Беспалов Владимир Павлович,
ОАО «Научно-исследовательский институт “Ярсинтез”», г.Ярославль, Россия Kotelnikov Georgiy Romanovich,
Joint Stock Company Research Institute “Yarsintez”, Yaroslavl, Russia Kachalov Dmitriy Vladimirovich,
PhD (Engineering), Joint Stock Company Research Institute “Yarsintez”, Yaroslavl, Russia Stepanov Evgeniy Gennadevich,
Dr.Sc. (Engineering), Rybinsk State Aviation Technical University named after P.A.Soloviev, Rybinsk, Russia Gerasimova Lidia Georgievna,
Dr.Sc. (Engineering), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, [email protected] Bespalov Vladimir Pavlovich,
Joint Stock Company Research Institute “Yarsintez”, Yaroslavl, Russia
УДК 622.2 112(470.21)
«ВАЛИТОВ-КАМЕНЬ» - ПРЕДПРИЯТИЕ ПОЛНОГО ЦИКЛА ПО ДОБЫЧЕ И КАМНЕПЕРЕРАБОТКЕ ОЛИВИНОВОГО ГАББРО МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КИРИКОВАН-1»
В.В. Лащук1, Т.Т. Усачева1, А.А. Хмель2
1Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра
РАН, Апатиты, Россия
2Фирма «Валитов камень», Мурманск, Россия
Аннотация
На примере месторождения габбро «Кирикован-1» показан системный комплексный подход к изучению геологического строения и свойств горных пород, добыче и производству товарных блоков, облицовочных изделий, декоративного и строительного щебня. Установлено, что новый вид облицовочного камня по декоративности, физико-механическим и технологическим свойствам близок к промышленным эталонам облицовочного камня черного цвета, какими являются габбро-диабазы Ропручья и габбронориты Черной Салмы (Карелия, ГОСТ 9479). От этих аналогов оливиновое габбро отличается уникальным насыщенным черным цветом и тонко-мелкозернистой структурой. Этот вид облицовочного камня и предприятие полного цикла по добыче и камнепереработке получили коммерческое название «Валитов камень» (www.valitovkamen.ru).
Ключевые слова:
комплексные исследования, геологическое строение, горная порода, оливиновое габбро, минеральный состав, структура, декоративные, физико-механические, технологические свойства, геологическая разведка, месторождения облицовочного и строительного камня, промышленные карьеры, продукция, товарные блоки, облицовочные и строительно-архитектурные изделия, фракционный щебень.
550
VALITOV KAMEN’ - INTEGRATED WORKS, QUARRYING AND CARVING OF OLIVINE GABBRO IN KIRIKOVAN-1 DEPOSIT
V.V. Laschuk1, T.T. Usacheva1, А.А. Khmel2
1I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Kola Science Centre of the
RAS, Apatity, Russia
2«Valitov kamen» Ltd, Murmansk, Russia
Abstract
An integrated approach to investigating of the geological structure and properties of rock, mining and production of marketable stone blocks, facing articles, and crushed stone for decoration and construction purposes by the example of Kirikovan-1 gabbro deposit, is presented. It has been established that, in terms of decorative properties, physical and mechanical and processing characteristics, the new kind of facing stone approaches the commercial standards for black stone, such as gabbro-diabase of the Ropruchey and gabbro-norite of the Chernye Salmy deposits (Karelia, STATE STANDARD 9479). Unlike these analogues, the olivine gabbro is characterized by a uniquely black colouring and fine-grain structure. The trade name for both the stone and quarrying and carving enterprise is Valitov Kamen'(www.valitovkamen.ru). Keywords:
integrated research, geological structure, subsurface rock, olivine gabbro, mineral composition, structure, decorative, physical-mechanical and processing properties, geological survey, facing and building stone deposits, commercial quarries, products, marketable blocks, facing and architectural elements, screened crushed stone
В Печенгском районе Мурманской области в пределах Нясюккского дайкового комплекса локализованы промышленные месторождения черного облицовочного камня: габбро «Кирикован-1» и пироксенитов «Кирикован-2» [1, 2]. В геолого-структурном плане дайковые тела базит-гипербазитов северо-западного простирания протяженностью 3-15 км, мощностью 100-150 м сформированы в глубинных разломах, которые образовались в гранитном северном обрамлении Печенгской рифтогенной структуры вследствие ее тектонической активизиции [3, 4]. Возраст кирикованских (печенгских) светло-красных среднезернистых гранитов формации приразломных кремне-калиевых метасоматитов 2.2-2.0 млрд лет, а черных пироксенитов и габбро Нясюккского комплекса формации верлитов - 1.96 млрд лет.
Геологической основой для выявления проявлений облицовочного камня послужили геолого-съемочные работы масштаба 50 000, проведенные в 1970-х гг. Мурманской ГРЭ, а также последующие поисковооценочные работы на никель, осуществленные в 1990-х гг. Центрально-Кольской ПСЭ непосредственно в районе Няссюкского дайкового комплекса базит-гипербазитов (Иванченко В.Н.).
Поисково-оценочные исследования показали, что габбро и пироксениты характеризуются минимальной сульфидной минерализацией и перспективны как сырье для производства строительных материалов. В этот же период сотрудниками Отдела технологии строительных материалов ИХТРЭМС КНЦ РАН в результате полевых исследований выявлены проявления облицовочного камня габбро «Кирикован-1» и пироксенитов «Кирикован-2» [3, 4]. Проявление пироксенитов «Кирикован-2» детально разведано геологической службой ГМК «Печенганикель». Промышленный карьер этого предприятия более 20 лет обеспечивал товарными блоками собственный камнеобрабатывающий цех. В начале века карьер и цех были отделены от ГМК «Печенганикель» и практически прекратили свою деятельность.
В настоящее время в пределах Восточной дайки ООО «Бурводгеология» разведало новое месторождение облицовочного и строительного камня (СК) «Кирикован-1». Здесь ООО «Арктивоенрезерв» осуществляет освоение специализированного карьера «Южный» по добыче скальных пород и производству строительного щебня. Результаты детальных исследований свойств оливинового габбро, промышленного освоения месторождения и призводства природнокаменной продукции опубликованы в [1, 5, 6].
Цель настоящей работы провести комплексную оценку габбро проявления «Кирикован-I» как нового вида темноцветного природнокаменного сырья, предназначенного для производства облицовочных изделий, декоративного и строительного щебня.
В методическом плане учтены «Требования к подсчету запасов месторождений облицовочного и строительного камня. М.: ВИЭСМ, 1984», нормативные требования, предъявляемые к качеству природнокаменных материалов (ГОСТ 7392, 8267, 9479 и 22856). Особое внимание уделено заводским технологическим испытаниям товарных блоков облицовочного камня, изучению морозостойкости щебня методами замораживания - оттаивания и насыщения в растворе сернокислого натрия - высушивания на максимальную марку «F400». Технологические испытания щебня проведены в ОТСМ ИХТРЭМС КНЦ РАН, а обрабатываемость товарных блоков габбро изучалась в заводских условиях камнеобрабатывающего цеха ООО «Гранит» (г.Апатиты).
В соответствии с классификацией габбро «Кирикован-1» по декоративности отнесен ко второму -первому классу, т.е. признан декоративным - высоко декоративным. По цветовым характеристикам он близок к кирикованским пироксенитам «Кирикован-2» и пильгуярвинским перидотитам, у которых цветовой тон 1=513-551 нм, насыщенность цвета и светлота 3-4%, блеск 130-190 ед. по блескомеру НИИКС-М [3, 7].
551
Содержание сульфидных минералов по результатам химических анализов (SO3) составляет 0.16-0.31 мас. %, что не превышает допустимого значения (1.0 мас. %), установленного для строительного щебня (ГОСТ 8267).
Минералого-петрографические исследования технологических проб месторождения «Кирикован-1» показали, что по минеральному составу - это оливиновое, амфиболизированное меланогаббро, содержащее 20-38 об. % клинопироксена, 16-37 об. % плагиоклаза, 12-18 об. % амфиболов, 3-14 об. % ортопироксена, 3-13 об. % оливина, 4-5 об. % серпентина, 0-9 об. % хлорита, 2 об. % биотита и 1-2 об. % рудных минералов. Структура горных пород мелкозернистая (средний размер минеральных зерен - 0.3-0.4 мм), текстура - массивная. Габбро карьера «Южный» характеризуется повышенным содержанием плагиоклаза до 37.4 об. % и амфибола (тонкокристаллического актинолита) до 18.0 мас. %, хлорита до 9.3 мас. % и рудного минерала до 1.8 мас. %. Амфиболизация и хлоритизация обуславливают существенное понижение среднего размера минеральных зерен до 0.10 мм. Черная окраска горной породы определяется наличием тонкодисперсных частиц магнетита, которые вследствие мартитизации биотита выполняют микротрещины темноцветных минералов и как бы пропитывают плагиоклазы.
Физико-механическими исследованиями установили, что оливиновое габбро - это однородные горные породы, истинная плотность которых составляет 3.27-3.29 г/см3, средняя плотность - 3250-3260 кг/м3, пористость - 0.38-0.94%, водопоглощение - 0.02-0.03 мас. %. Они характеризуются высокими прочностными и упругими свойствами: прочность при сжатии в сухом состоянии 185-237 МПа, модуль упругости и модуль сдвига 123.5-129.1 и 45.8-48.1 ГПа соответственно.
Технологические испытания щебня показали, что при измельчении горной породы наблюдается закономерное изменение значений показателей его физико-механических и физико-химических свойств. Увеличивается средняя плотность щебня для фракций 5-10, 10-20 и 20-40 мм соответственно - 3090, 3190 и 3260 кг/м3, насыпная плотность -1480, 1530 и 1630 кг/м3, уменьшается пористость - 6.22, 3.33 и 1.36%, водопоглощение - 2.1, 1.3 и 0.3 мас. %, увеличивается устойчивость структуры щебня против всех видов распадов - 1.2, 0.8 и 0.4 мас. %.
В щебне объединенной фракции 5-40 мм среднее содержание зерен лещадной формы и зерен слабых пород составляет 22.4 мас. % (3-я группа щебня) и 1.1 мас.% (норма не более 5%), водопоглощение 0.8 мас. %, Потери массы щебня после испытаний на дробимость в цилиндре и на истираемость в полочном барабане составляют соответственно 5.8 и 10.6 мас. %, что оценивается маркой по дробимости «1400» и маркой по истираемости «Иб1». Щебень содержит в среднем 0.2 мас. % пылевидных частиц (норма не более 1 мас. %) и
0.25 мас. % триоксида серы (норма не более 1 мас. %), реакционная способность составляет 5.4 ммоль/л, что значительно меньше допустимого (норма - не более 50 ммоль/л). Сопротивление удару щебня фракции 20-40 мм на копре ПМ в среднем составляет 207 условных единиц (марка прочности «У-75»). Удельная электрическая проводимость выпаренного раствора, получаемого при перемешивании размельченного щебня с дистиллированной водой, в среднем составляет 0.06 См/м, что значительно ниже нормативного значения 0.32 См/м.
Ниже приведены результаты экспериментальных исследований морозостойкости щебня габбро месторождения «Кирикован-1 » как нового вида темноцветного природнокаменного сырья, который предназначен для применения в сооружениях с жесткими условиями эксплуатации: гидротехнические объекты, дорожное покрытие и т.д.
На рисунке представлены результаты экспериментальных исследований морозостойкости фракций щебня на максимальную марку «F400» различными методами, выявившие отличие динамики процессов его разрушения при воздействии факторов попеременного замораживания - оттаивания, и испытания в растворе сернокислого натрия (солестойкость).
© _ -©— —4,6
о с XSS ✓ —3,6
!Г -Т ГС —
О :й ' = £
к о ^ 0,0 - — — ¥г — —х— • —X
F25 F50 F100 F150 F20Q F300 F400
Марка морозостойкости
• фр.5-10 мм МРЗст * фр.10 20 мм МРЗст U фр,20-40 мм МРЗст
— фр5-10мм Сст — фр.10-20мм Сст — фр.20-40 мм Сст
Динамика потери массы щебня оливинового габбро карьера «Кирикован-1» при испытаниях попеременного замораживания - оттаивания в воде (МРЗст) до 400 циклов и насыщения в растворе сернокислого натрия - высушивания (Сст) до 15 циклов
Установлено, что при испытаниях на солестойкость (ускоренный метод испытаний на морозостойкость) имеет место повышенное разрушение щебня мелкой (5-10 мм) и средней (10-20 мм) фракций при пористости, превышающей 2%, и продолжительности испытаний более 10 циклов. В этих условиях после 15 циклов испытаний потери массы этих фракций составили 3-5 мас. %, что оценивается марками «F150-F200». Ранее проведенные исследования подтверждают факт разрушения выветрелых плотных горных пород с пористостью
552
более 2% при испытаниях на солестойкость [6, 8, 9]. То есть испытания на солестойкость целесообразно проводить для выявления участков выветрелых плотных горных пород.
При испытаниях на морозостойкость (замораживание - оттаивание) потери массы щебня фракций 5-10, 10-20 и 20-40 мм после 400 циклов не превышают нормативное значение 5 мас. % и щебень оценивается маркой «F400». Данная оценка соответствует требованиям ГОСТ 8267, в котором говорится, что «при несовпадении марок, определенных разными методами, морозостойкость оценивают по результатам испытания замораживанием -оттаиванием».
Проведенные исследования показали, что мелкозернистое оливиновое меланогаббро Нясюккского дайкового комплекса признано высококачественным сырьем для производства щебня для строительных работ и балластного слоя железнодорожного пути. Оно пригодно для применения в конструкциях, предназначенных для эксплуатации в самых жестких условиях эксплуатации, таких, например, как гидротехнические сооружения, асфальтобетонные покрытия автомобильных дорог и др.
Таким образом, установлено, что оливиновое габбро месторождения «Кирикован-1» - это новый вид облицовочного и строительного камня, который по декоративности, физико-механическим и технологическим свойствам близок к промышленным эталонам облицовочного камня черного цвета, какими являются габбро-диабазы Ропручья и габбронориты Черной Салмы (Карелия, ГОСТ 9479). От этих аналогов оливиновое габбро отличается уникальным насыщенным черным цветом и тонко-мелкозернистой структурой. Этот вид облицовочного камня и предприятие полного цикла по добыче и камнепереработке получили коммерческое название «Валитов камень» (www.valitovkamen.ru).
Компания «Валитов камень» - это карьер облицовочного камня, производящий ежемесячно в среднем 200 м3 товарных блоков, и карьер строительного камня, оснащенный передвижным дробильно-сортировочным узлом фирмы METSO (Lokotrack-LT-200, Lokotrack-LT-11, Lokotrack-LT-120; Lokotrack-ST-4.8), мощность которого составляет 500 м3 в смену фракционного щебня. А также камнеобрабатывающее предприятие, оснащенное оборудованием фирмы «Promasz» (Польша), на котором в 2014 г. произведено 1500 м2 облицовочных изделий в пересчете на плиты толщиной 20 мм. Продукция в виде облицовочных плит использована для отделки зданий в городах Мурманск, Москва, Санкт-Петербург, а щебень в количестве 10000 м3 - для ремонта асфальтобетонного покрытия дорог в Мурманской области. В ближайшие несколько лет компания (ОАО МРЦ «Арктивоенрезерв») планирует выйти на 40% проектной мощности карьерного и камнеобрабатывающего оборудования.
Литература
1. Геология рудных районов Мурманской области / В.И. Пожиленко, Б.В. Гавриленко, Д.В. Жиров, С.В. Жабин. Апатиты: КНЦ РАН, 2002. 359 с.
2. Габбро Нясюккского дайкового комплекса - высококачественное сырье для производства строительных материалов / В.В. Лащук, Б.И. Бибиков, Т.Т. Усачева, А.А. Глущенков, А.А. Хмель // Геология и полезные ископаемые Кольского региона. Труды X Всероссийской (с международным участием) Ферсмановской научной сессии. Апатиты: K & M, 2013. С. 160-163.
3. Жиров Д.В., Лащук В.В. Облицовочный камень Мурманской области: справоч.-методич. пособие. Апатиты, МУФ «Полиграф», 1998. 109 с.
4. Федотов Ж.А., Бакушкин Е.М., Федотова М.Т. Основной и ультраосновной магматизм северного обрамления Печенгского синклинория // Петрология, минералогия и геология. Апатиты: КФ АН СССР, 1974. С. 3-8.
5. Лащук В.В., Усачева Т.Т., Хмель А.А. Сравнительные испытания кирикованского габбро методами замораживания и в растворе сернокислого натрия // Строительный камень юго-восточной Фенноскандии: от геологии до архитектуры: тез. докл. междунар. конф. (28-29 мая 2015 г.). Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2015. С. 66-68.
6. Исаханян А.Г. Зависимость долговечности мраморов от их пористой структуры // Сб. научных работ аспирантов и соискателей НИИКС. 1976. Вып.Х1. С. 22-25.
7. Месторождение габбро «Кирикован-1» - пример комплексного изучения, освоения, производства облицовочных изделий и строительного щебня / В.В. Лащук, Б.И. Бибиков, А.А. Глушенков, А.А. Хмель // Строительный камень юго-восточной Фенноскандии: от геологии до архитектуры: тез. докл. междунар. конф. (28-29 мая 2015 г.). Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2015. С. 55-56.
8. Облицовочные камни Советского Союза: каталог / под ред. З.А. Ацагорцян. Ереван, 1983. 96 с.
9. Лащук В.В. Долговечность облицовочного камня Кольского полуострова. Апатиты: КНЦ РАН, 1996. 138 с.
Сведения об авторах
Лащук Владимир Владимирович,
к.т.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, [email protected] Усачева Таисия Тихоновна,
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия
553
Хмель Анатолий Александрович,
фирма «Валитов камень», г.Мурманск, Россия, [email protected] Laschuk Vladimir Vladimirovich,
PhD (Engineering), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, [email protected] Usacheva Taisia Tikhonovna,
I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the
RAS, Apatity, Russia
Khmel Alexandr Anatolievich,
«Valitov kamen» Ltd, Murmansk, Russia, [email protected]
УДК 666.64
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТУГОПЛАВКОГО ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
И.А. Левицкий, С.Е. Баранцева, А.И. Позняк
Белорусский государственный технологический университет, Минск, Республика Беларусь Аннотация
Приведены результаты исследования по использованию тугоплавкого глинистого сырья Республики Беларусь в производстве майоликовых изделий и керамического гранита. Установлено его положительное влияние на процессы структуро- и фазообразования керамического черепка, что обеспечило требуемые физико-химические характеристики полученных изделий: снижение водопоглощения и повышение механической прочности при изгибе. Применение отечественного тугоплавкого глинистого сырья обеспечивает импортозамещение и снижение себестоимости готовой продукции.
Ключевые слова:
суглинки, тугоплавкая глина, огнеупорность, спекание, майоликовые изделия, керамический гранит.
TECHNOLOGICAL FEATURES OF LOW-GRADE CLAY OF BELARUS USING FOR PRODUCING OF BUILDINGS CERAMICS
I.A. Levitskii, S.E. Barantseva, A.I. Poznyak
Belarussian State Technological University, Minsk, Republic of Belarus Abstract
The results of the study on the use of refractory clay raw materials of the Republic of Belarus in the manufacture of majolica wares and porcelain tiles, are presented. We've established its positive influence on the processes of structure and phase formation of a ceramic base that provide the required physical and chemical characteristics of the products: reduced water absorption and increase of the mechanical strength in bending. Application of refractory clay raw materials provides import substitution and reduction of cost of the finished products.
Keywords:
loam, refractory clay, fire resistance, sintering, majolica ware, porcelain tiles.
Среди главных видов сырьевых материалов, используемых в производстве керамических изделий, большую часть составляет глинистое сырье. Основные месторождения глин в Республики Беларусь относятся к каолинито-монтмориллонитовым или каолинито-гидрослюдистым, которые преимущественно являются легкоплавкими и используются при производстве традиционных видов керамических материалов - кирпича и камней, керамических изразцов, пористых заполнителей и других.
Особый интерес представляет изучение местного тугоплавкого глинистого сырья, которое может найти более широкое применение для получения керамики - плиток для внутренней облицовки стен и полов, керамического гранита, изделий хозяйственно-бытового назначения и др. - и обеспечить ресурсосбережение и импортозамещение при изготовлении продукции.
Целью данной работы является изучение технологических особенностей применения тугоплавкого сырья Республики Беларусь месторождений «Туровское» и «Фаниполь» в качестве компонента сырьевых композиций при производстве керамического гранита и бытовой керамики. Усредненный химический состав исследуемого глинистого сырья приведен в таблице.
554
