книги из ГПНТБ / Мещеряков, С. В. Известняк-ракушечник Мангышлака и Устюрта

М и н е р а л ь н ы й п о р о ш о к из р а к у ­ ш е ч н и к а к а к з а п о л н и т е л ь в а с ф а л ь т о б е т о - н е. Минеральный порошок для асфальтобетона должен со­ ответствовать совокупности требований, предъявляемых к тонкости его помола, минералогическому составу, пористо­ сти и коэффициенту гидрофильности. Известняково-доломи­ товые и им подобные горные породы широко применяются для приготовления минерального порошка асфальтобетон­ ных смесей. Эти породы должны быть по возможности бо­ лее однородными и относиться к группе полярных. Извест­ няк-ракушечник Мангышлака и Устюрта удовлетворяет этим требованиям. Тонкость помола минерального порошка характеризуется количеством частиц, проходящих через си­

должна быть не более 45%, коэффициент гидрофильности

— меньше 1,10.

Пробы минерального порошка из известняка-ракушечни­ ка месторождения Узень II, приготовленные помолом в ла­ бораторной шаровой мельнице, показали следующие резуль­ таты :

Пористость минерального порошка равна 39 и 41 %. Коэффи­ циент гидрофильности по методике А. И. Лысихиной и Л. Н. Ястребовой составил для пробы I 0,91 и для пробы II

— 0,88. Коэффициент гидрофильности данных проб мине­ рального порошка ( > 1) свидетельствует об их хорошей гидрофобности и большом сродстве к битуму и, следовательно, пригодности в качестве тонкозернистого заполнителя в ас­ фальтобетоне.

В технологии асфальтобетонных заводов наметилась тенденция применения в асфальтобетоне минеральных мате­ риалов, обладающих относительно большой удельной по­ верхностью, а именно, песка и особенно минерального по­ рошка, предварительно подвергшихся физико-химической обработке. Активация минерального порошка производится обработкой его в процессе размола поверхностно-активными веществами, а иногда и в смеси с небольшим количеством битума (примерное соотношение 1:1), от веса минерального порошка эта смесь составляет 1— 5%. В результате актива­ ции поверхность отдельных минеральных частиц покрывает­

70

ся тонкой пленкой битума и этим обеспечивается эффектив­ ное взаимодействие всех компонентов асфальтобетонной смеси. Активация песка может производиться совместной об­ работкой песка с известью-пушонкой. Основная цель этой механической обработки — обнажение новых поверхностей частиц, способных к активному взаимодействию с окисью кальция.

Об эффективности применения минерального порошка в асфальтобетоне свидетельствует опыт использования на асфальтобетонном заводе в Гурьеве тонкомолотой морской

пильного камня, являются ценной минеральной подкормкой для птиц и скота. Анализ проб отходов, взятых в карьере у Форт-Шевченко, показал высокое содержание в них углекис­ лого кальция (от 86 до 94%). Это вполне соответствует тре­ бованиям ВТУ МСХ СССР №172-9 (1959 г.) на минеральную подкормку, согласно которым его должно быть не менее 85%. Нерастворимого остатка в отходах содержится, как правило, 0,5— 2,5% (техническими условиями допускается не более 2%). Фтористых соединений в пробах из карьеров Форт-Шевченко, Жетыбая, Узени не обнаружено. Их содер­ жание ограничивается пределом 0,2%. Невредных примесей (магния, окислов железа, алюминия, серы и т. д.) должно быть не более 4,8 %. В пробах же из карьера у Форт-Шевчен­ ко их содержание колеблется от 1,3 до 5,4%. Примесей мышьяка и значительных количеств сернистых соединений не обнаружено. Количество сернистого ангидрида находится в пределах 0,05— 0,3%. Металлических примесей в пробах не встречалось. Мелкие куски известняка-ракушечника от­ носительно легко размалываются.

Чтобы отходы известняковой крошки и крупки не загряз­ нялись пылью в карьерах, необходимо их быстро собирать сразу же после разработки в закрытую тару или контейнеры. Все отгружаемые партии отходов должны сопровождаться химическими анализами отобранных проб.

Практикуемое уже десятки лет использование в каче­ стве минеральной подкормки битой морской ракуши в отло­ жениях Приморской полосы северного побережья Каспия оправдало себя в целом в ряде птицеводческих ферм и сов­ хозов Казахстана и прилегающих областей РСФСР. Общая потребность в морской ракуше по заявкам колхозов и сов­ хозов различных областей в настоящее время, по данным Гурьевской областной плановой комиссии, составляет око­

71

ло 100 тыс. т. По химическому анализу состав морской ракуши и отходов известняка-ракушечника аналогичен. По­ скольку отложения морской ракуши в дельте р. Урала в значительной мере выработаны и их разработка связана с определенными трудностями, использование отходов карь­ еров известняка-ракушечника представляет несомненный практический интерес.

И з в е с т и я к-p а к у ш е ч н и к к а к с ы р ь е дл я х и м и ч е с к о й и д р у г и х о т р а с л е й п р о м ы ш ­ л е н н о с т и . Отличаясь повышенным содержанием угле­ кислого кальция, до 95% и более, известняк-ракушечник является качественным сырьем для химической промышлен­ ности как в естественном виде, так и е виде извести. В про­ изводстве кальцинированной соды, основанном на методе Сольвея, ее получают из раствора поваренной соли при по­ мощи аммиака и углекислого газа.

Для получения углекислого газа используют известня­ ки, обжигаемые обычно в шахтных печах. Известняк-раку­ шечник лучше других известняков подходит для этой це­ ли, так как он имеет пористое строение, что способствует ускорению процесса обжига. Кроме того, достаточная меха­ ническая прочность позволяет получить куски размером от 5 до 20 см, которые не разрыхляются при загрузке в шахт­ ные печи и не растрескиваются при обжиге.

В предполагаемом строительстве крупного содово-цемент­ ного комбината в районе Индерского поднятия ориентиру­ ются на известняки балки Белая Ростошь, отличающиеся от­ носительной неоднородностью. Известняк-ракушечник плато Устюрт может быть использован как практически неограни­ ченный резерв качественного сырья для этого производства. Требованиям ГОСТа 1498-64 на мел природный комовой и молотый известняк-ракушечник большинства месторожде­ ний соответствует.

Воздушная известь, получаемая в производстве кальци­ нированной соды, может применяться в технологии произ­ водства каустической соды путем обработки ее кальциниро­ ванной содой. В этом случае известняки должны содержать углекислый магний до 2,5% и минимальное количество гли­ нистых примесей. Известь из известняка-ракушечника мо­ жет также найти применение в производстве карбида каль­ ция, получаемого из смеси извести (60%), антрацита или кокса (40 %) путем сплавления в электропечах при темпера­ туре 2000°. Кондиции на известняк для карбида кальция предусматривают содержание окиси кальция не менее 50%, окиси магния — не более 0,8— 1%, сернистого ангидрида —

1,0— 1,5 %, окиси железа — 1%, фосфора — 0,010 %, серы —

72

0,05—0,10% и гигроскопической влаги — 2%. Этим требо­ ваниям отвечают только наиболее чистые разности.

Известняк в тонкомолотом состоянии в виде извести может использоваться во многих отраслях промышленности:

в каменноугольной промышленности в виде тонкодис­ персного порошка для предупреждения взрывов угольной пыли и в виде извести для связывания серы при коксовании и при сухой перегонке угля для выделения аммиака из про­ дуктов перегонки;

впромышленности строительных материалов для произ­ водства известково-пуццолановых цементов, для изготовле­ ния силикатных и силикальцитных изделий, известковых растворов, красок и т. п.;

внефтеперерабатывающей промышленности в виде из­ вести для очисток и нейтрализации нефтепродуктов;

втекстильной промышленности в виде извести для обра­ ботки и очистки тканей;

вкожевенной промышленности в виде извести для обра­ ботки, размягчения и сглаживания кожи и для удаления пентов и волосяного покрова с кожевенного сырья. Кроме того, известняк и известь применяются в керамической, ре­ зиновой, пищевой, масляно-жировой, лакокрасочной отрас­ лях промышленности.

Известняк-ракушечник может быть использован в каче­ стве технологического сырья в производстве преципитата кальциевой и известково-аммиачной селитры и различных

тукосмесей. Фосфорнокислое удобрение — преципитат СаНРС>4' 2Н20—получается путем взаимодействия растворов извести или измельченных известняков с фосфорной кисло­ той. По данным научно-исследовательского института удобре­ ний, известняк должен в среднем содержать окиси кальция 50— 55%, окиси магния— 2%, кремнезема — 3%, полутор­ ных окислов — 2%, серного ангидрида— 1%, потери при про­ каливании должны составлять до 40— 43%. Здесь также не­ обходимы наиболее чистые разности известняка-ракушеч­ ника.

Для известкования кислых почв с целью понижения кислотности подзолистых почв, ассимиляции в почве фос­ форных и калийных удобрений и улучшения структуры глинистых почв могут быть использованы отходы из карье­ ров пильного камня, преимущественно известняковая пыль. Согласно ГОСТу 8041-56 на известняковую муку, в ней дол­ жно содержаться не менее 85 % углекислого кальция и угле­ кислого магния, а влаги не более 12%. Этим требованиям удовлетворяют отходы, образующиеся при работе камнерез­ ных машин в карьерах Устюрта и Мангышлака.

73

обоснованной проектом разработки производственной мощ­ ности карьера. Имеют значение также специфические гор­ но-геологические особенности месторождения. Камнерез­ ная машина в данном случае является основным испол­ нительным оборудованием в технологической цепи карь­ ера.

Опыт работы карьеров на Мангышлаке и Устюрте пока­ зал, что при средних марках пильных известняков в преде­ лах «25»— «75» эффективно применение низкоуступных камнерезных машин типа СМ-89А и СМ-89АУ. Их произво­ дительность при камне марки«25» доходит до 35— 45 м3, а при марке «50»— до 25— 30 м3 за смену (рис. 19). Подготови­ тельные операции по нарезке поперечных вертикальных пропилов проводятся машиной НКМ-2.

Вкарьере у пос. Ст. Бейнеу для ракушечника марок «25»

—«35» при вырезке штучного камня 490X240X190 мм при­ меняются камнерезные машины СМ-518, которые бывают двух типов: для пильного камня марки «150» и для камня марки «400». Для известняка-ракушечника вышеприведен­ ных месторождений пригоден первый тип. Для производства крупных блоков служат камнерезные машины CM-177III и СМ-580 М. Максимальный поперечный размер блоков состав­ ляет 1000ХЮ00 мм. Крупноблочная камнерезная машина КБЯ-35 системы С. М. Зильберглитта, смонтированная в

карьере у Форт-Шевченко, не прошла опытных испытаний (рис. 20). Камнерезные машины СП-200 и СМ-428, предна­ значенные для добычи горных пород прочностью до 1500 кг/см2, и при испытаниях дали худшие показатели по скоро­ сти, производительности и затрачиваемой мощности, чем машины системы СМ-89АУ.

Принципиальная технологическая схема при добыче крупных блоков состоит из следующих операций:

а) добыча крупных блоков камнерезными машинами СМ-580М или СМ-177АШ;

б) уборка из забоя и складирование в штабель крупных блоков и негабаритных изделий автокраном К-161, козло­ вым краном К-09 или автопогрузчиком типа ЗИО-4045, а также сменной крановой стрелой на базе трактора С-100; в) выемка пазов машиной УПМ-1 (несерийное производ­

ство) ; г) уборка штыба бульдозером на базе трактора С-100;

д) погрузка в транспортные средства автокраном К-161. При добыче мелких стеновых пиленых блоков-камней опе­ рации несколько упрощаются:

а) добыча стеновых камней камнерезными машинам СМ-89А, СМ-89АУ, СМ-518, дополнительно НКМ-2;

76

б) уборка из забоя и складирование штучного камня на поддоны и негабаритного камня с помощью автокрана, а также вручную;

в) уборка штыба бульдозером на базе трактора С-100; зачистка производится вручную;

г) погрузка в транспортные средства автокраном К-К1, ^автопогрузчиком типа 4045, с помощью сменной крановой стрелы на базе трактора С-100 и вручную.

Для погрузки крупных блоков в автомобили могут быть применены автокраны К-32 или К-51 или др. Затем при комплексной обработке крупные блоки направляют для рас­ пиловки на стеновые камни, облицовочные плиты и другие строительные детали.

Уборка штыба при зачистке вслед за камнерезной маши­ ной производится вручную с последующей погрузкой авто­ погрузчиками ЗИО-4045 в автосамосвалы и вывозом в отва­ лы. Стеновые пиленые камни (мелкие блоки) убираются не­ посредственно после прохождения камнерезных машин. Транспортировка на поддонах способствует сохранению камня.

Рекомендуется также применение захватов для транспор­ тировки штабелей. Негабаритный камень складируется в штабеля. При комплексном использовании отходов камнепиления должна быть предусмотрена классификация отхо­ дов на специальных ситах для отделения мелких фракций и щебня. Крупные куски от 80 до 250 мм используются для обжига на известь.

К а р ь е р ы п и л ь н о г о к а м н я . Необходи­ мость ускоренного развития новых нефтяных районов—Ман­ гышлака, Узени, Жетыбая и плато Устюрт, а также дальней­ шего планомерного изучения и освоения громадной террито­ рии, простирающейся на сотни километров от восточного по­ бережья Каспийского моря до западного побережья Араль­ ского моря и на тысячи километров с севера на юг, привела к стремительным темпам строительства главных коммуни­ каций: железных дорог, автодорог, морского порта Актау, городов Шевченко, Н. Узень, ставших основными опорными пунктами на Мангышлаке. Успешному выполнению постав­ ленных перед строителями задач способствует наличие во всех крупных нефтяных районах громадных запасов пре­ красного строительного материала — пильных известняковракушечников. Одна из лучших особенностей известняка-ра­ кушечника состоит в том, что в условиях Мангышлака уже через два-три месяца после начала строительства карьера можно получать готовую продукцию в качестве попутной до­ бычи при производстве горно-капитальных работ. Освоение

77

добычи ракушеблоков в промышленных масштабах в ко­ роткие сроки явились решающим фактором, определившим главное направление в развитии базы стеновых материалов нефтяных районов Эмбы и Мангышлака. Использование известняка-ракушечника позволило выиграть значительное время, необходимое на проектирование и строительство за­ водов крупнопанельного, крупноблочного домостроения, вы­ свободить железнодорожный и морской транспорт от до­ ставки миллионов тонн строительных материалов для дру­ гих грузов, крайне нужных нефтяникам и строителям, а также получить экономический эффект, составляющий мил­ лионы рублей.

Современный способ добычи стенового камня, принятый в СССР, основан на выпиливании камнерезными машинами крупных блоков (ГОСТ 15884-70) и штучного камня (ГОСТ 4001-66) непосредственно из массива в карьерах. В сравни­ тельно короткий срок (немногим более двух десятилетий) камнедобывающая промышленность выросла в значитель­ ную отрасль промышленности строительных материалов. Добыча стеновых блоков из природного камня достигла в

СССР к 1972 г. 6 млрд. шт. условного кирпича и продолжает непрерывно расти. В Казахстане добыча ракушеблока со­ средоточена на Мангышлаке и плато Устюрт в Гурьевской области. Добыча его производится открытым способом. Вскрыша, как правило, незначительна. Мощность пластов известняка-ракушечника от 10 до 60 ж и более.

Хорошие строительные свойства казахстанского изве­ стняка-ракушечника подтверждаются опытом строительства жилых и общественных зданий в городах Шевченко, Н. Узень, Гурьеве, Астрахани и т. д. Механическая прочность пильных камней из известняка-ракушечника характеризу­ ется в среднем по карьерам маркой от «15» до «75» (при средней марке одесского «7»— «10» и молдавского— «25») [16].

Механизированная добыча ракушеблоков с помощью камнерезных машин началась в 1955 г., когда на небольшом участке рядом с Форт-Шевченко был создан опытный карьер пильного камня МПСМ КазССР. В 1958 г. был открыт новый карьер южнее Форт-Шевченко, где и в настоящее время про­ изводится добыча штучного камня. Опыт работы карьеров пильного камня в Казахстане и появившаяся необходимость в увеличении выпуска стеновых материалов привели к воз­ никновению семи карьеров, подчиненных семи различным ведомствам. Мощность карьеров колеблется от 10 до 80 тыс. м3 стеновых камней (рис. 21— 23). Общее количество до­ бытого стенового материала из пильного известняка-раку-

78