книги из ГПНТБ / Новопашин А.А. Минеральная часть поволжских сланцев. Теоретические основы формирования строительных материалов и опыт применения их в строительстве

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

термической обработке претерпевают сложные превращения. Де­ гидратация гидроалюмосиликатов и декарбонизации известняко­ вых включений, реакции в твердом состоянии за счет диффузии модифицирующих катионов, спекание при появлении жидкой фа­ зы, плавление, приводящее к образованию гомогенного стекла, и формирование кристаллических новообразований при последу­ ющем охлаждении составляют перечень стадий термической обра­ ботки, на любой из которых может остановиться процесс измене­ ния исходного материала при обжиге. В каждом из этих случаев образуются продукты реакции, физические и химические свойства которых определяют область и возможности использования в ка­ честве строительных материалов или сырья для изготовления последних.

Для создания возможности оценки характера превращений и состояния материала на каждой из упомянутых выше стадий автором разработаны теоретические положения, которые можно представить как структурно-энергетические основы свойств кисло­

и закономерную связь, чем создаются возможности для прогно­ зирования не только в области строительных материалов, но и в ряде других смежных областей, например, в химии, геологии, ме­ таллургии и т. п. Величины таких свойств кислородных соедине­ ний, как твердость, температура плавления, температура дегид­ ратации, растворимость и химическая активность, находят более глубокое теоретическое обоснование.

Сочетание ионной плотности, величин радиусов модифици­ рующих катионов и их зарядов в виде фактора плавкости позво­ ляет унифицировать флюсующее действие различных катионовмодификаторов в силикатных системах и заменить теоретически обоснованным показателем многочисленные эмпирические форму­ лы. Пока эта закономерность установлена в пределах до первой эвтектики, но можно надеяться, что дальнейшее изучение этого вопроса позволит распространить ее значительно шире.

U0

Возможность унификации модифицирующих катионов создает условия для превращения сложных многокомпонентных систем в тройные и использования соответствующих фазовых диаграмм для изучения фазовых превращений в силикатных и алюмосиликатных системах.

Ионная плотность силикатных систем позволяет нагляднее объяснить роль гидроксильных ионов и величины водородного по­

ной части поволжских сланцев позволило найти наиболее целесо­ образное направление их использования.

Изучение условий образования, свойств и возможностей ис­ пользования в строительстве и промышленности строительных ма­ териалов минеральных отходов, получающихся при добыче и пе­ реработке поволжских сланцев, показало, что они имеют большую ценность для народного хозяйства и по существу являются вто­ ричным сырьем.

Горелые породы, получающиеся в настоящее время при само­ обжиге пустых пород в терриконниках, и сланцевый шлак из ге­ нераторов сланцеперегонного завода, как показали лабораторные исследования и опыт производственного использования, пригодны

тель в облегченных бетонах, не подвергающихся действию замо­ раживания в насыщенном водою состоянии, и в качестве засыпок вместо шлака при условии фракционирования.

Пылевидные сланцевые золы сухого удаления можно исполь­

стью или портландцементом — для широкой гаммы вяжущих ве­ ществ, начиная от вяжущих для строительных растворов и кончая золопортландцементами самых высоких марок, пригодными для из­ готовления бетона и железобетона. Установлено, что для обеспе­ чения равномерности изменения объема золу перед применением в

1 U

ных пунктов. Так, только, строительство одного Волжского авто­ мобильного завода в г. Тольятти вызвало необходимость возве­ дения жилого массива на 250 тыс. жителей. Поэтому основными материалами, в которых минеральная часть поволжских сланцев может найти себе массового и постоянного потребителя, следует считать вяжущие вещества и пористые заполнители, сочетание которых позволяет получить легкие бетоны для несущих и особен­ но ограждающих конструкций.

Из пустых шахтных пород с добавкой в качестве топлива слан­ ца можно изготовлять аглопорит, что проверено опытами в лабо­

ществ, содержащихся в пустых породах, и сланца, что исключает

ских веществ для получения ценных лекарственных и технических продуктов, так как при агломерации сланцевых пород летучие вещества удаляются вместе с отходящими газами. Необходи­ мость улавливания этих летучих органических веществ во избе­ жание отравления атмосферы создает условия для кооперирова­

газогенераторы и реторты могут быть исключены из технологиче­ ского процесса.

Агломерация шахтных пород и обеспечение сланцеперегонных заводов органическими веществами за счет улавливания их из отходящих газов должны изменить способ добычи сланца. По ме­ ре накопления опыта утилизации летучих продуктов из шахты шЖет выдаваться Готовая шихта, получаемая одновременной раз­ работкой двух слоев пустой породы и залегающего между ними слоя сланца с помощью врубовых машин. Изучение этого процес­ са технологами по переработке сланцев должно быть признано первоочередной задачей после окончания монтажа и пуска агло­ мерационной установки на Кашпирском руднике.

При использовании сланца в качестве топлива, когда требу­ ется все органические вещества сжечь для получения тепла, наи­

Необходимо принять меры к тому, чтобы получающаяся зола обладала постоянством состава как химическото, так и мине­ ралогического. Для этого, очевидно, необходимо тщательнее со­ блюдать в сжигаемом сланце соотношение между его разновидно­ стями, что легче сделать, направляя в топливо смесь только двух его слоев: первого и третьего, используя второй слой вместе с

112

межсланцевыми глинами для изготовления аглопорита и органиче­

телем в бетоне, но как компонент вяжущего вещества он неэффек­ тивен. В то же время пылевидная зола, даже при содержании 30—35% неактивных минералов, обладает высокими вяжущим» свойствами.

Гидрозолоудаление пылевидной сланцевой золы следует счи­

от растворенных веществ.

Таким образом, рациональное и всестороннее решение пробле­ мы использования поволжских горючих сланцев возможно путем организации комплекса предприятий, вырабатывающих кроме теп­ ла, пара и электроэнергии органические продукты для промыш­ ленности и сельского хозяйства и почти полную номенклатуру строительных материалов, необходимых для современного строи­ тельства.

Последовательность переработки сланца и сопутствующих по­ род можно представить в виде схемы, изображенной на рис. 40.

Из шахты пустые породы, не использованные для забутки вы­ работок, и часть сланца направляются на агломерационную фаб­ рику, где они измельчаются, гранулируются и подвергаются об­

улавливания и переработки органических веществ. Аглопорит под­ вергается дроблению и фракционированию для получения крупного и мелкого заполнителя для легких бетонов.

Добытый сланец поступает на ТЭЦ, где дробится, размалы­ вается в тонкий порошок и сжигается в топках котлов. Получа­ ющаяся при этом зола улавливается системой пылеосадительных

в) завод аглопоритобетонных изделий и конструкций, изготов­ ляющий стеновые блоки и панели и весь ассортимент железобетон-

113;

Рис. 40. Схема комплекса предприятий по переработке сланцевых зол и пустых пород в строительные материалы.

Экономический эффект от использования сланцевых отходов, особенно в дальней перспективе, в современных условиях, когда технические приемы переработки непрерывно совершенствуются, подсчитать очень трудно. Используя имеющиеся данные, а именно:

в) данные обзора результатов работы промышленности пори­ стых заполнителей в 1968 г., составленного Государственным ин­ ститутом НИИКерамзит, согласно которым средняя себестоимость

г) расчетную стоимость аглопорита из пустых пород сланца Кашпирского рудника, полученную в результате заводских испы­ таний этого сырья, проведенных Белорусским НИИМС, и равную 2 руб. 70 коп/м3 ; можно установить, с одной стороны, пределы развития сланцедобывающей промышленности и возможный эко­ номический эффект — с другой.

В расчетах приняты следующие допущения:

а) в сборном и товарном бетоне золою заменяется (в среднем) 50% портландцемента, то есть расход золы составляет 0,15 т/м3 ;

б) в товарных растворах применяются низкоклинкерные зололортландцементы, содержащие 80% золы, и известково-зольные цементы с содержанием 20% извести. В этом случае расход зо­ лы составляет примерно 0,30 т/м3 ;

в) газобетон используется только для целей теплоизоляции, покрывая 50% потребности в этих материалах. Газобетоны изго­ товляются из молотой золы с добавкой 10% извести; расход золы составляет 0,50 т/м3 ;

115

г) аглопорит применяется в качестве пористого заполнителя в бетонах ограждающих конструкций и для засыпки чердачных перекрытий. Производство его обеспечивает 50% потребности в этих материалах, а остальные 50% приходятся на долю керамзита; за экономию принята разница в стоимости самого дешевого керам­

руб.

Таблица t

Экономический эффект использования минеральной части поволжских сланцев в строительстве

При существующем положении, когда эксплуатируется только

дов может принести стране ежегодный доход около 5,7 млн. руб.

раза. Если же учесть прекращение расходов на гидрозолоудаление, достигающее 350—380 тыс. руб. в год, полученный эффект может оказаться еще больше.

116

Таблица 2

Экономический эффект от использования Кашпирского рудника и Сызранской ТЭЦ

и переработки сланца могут решить проблему обеспечения строи­

строительных материалов нет, добыча и переработка сланца мо­ жет создать условия для промышленного и хозяйственного освое­ ния областей, богатых нефтью и сельскохозяйственной продук­ цией.

117

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Белов Н. В. Структура ионных кристаллов и металлических фаз. М., Изд.

4.Будников П. П., Значко-Яворский И. Л. Гранулированные доменные шла­ ки и шлаковые цементы. М., Промстройиздат, 1953.

5.Бутт Ю. М., Рашкович Л. Н. Твердение вяжущих при повышенных тем­

пературах. М., Госстройиздат, 1961.

става отвальных доменных и мартеновских шлаков на их вяжущие свойства. М., Госстройиздат, 1963.

1959.

11.Кингери У. Д. Введение в керамику. М., ИЛ, 1964.

12.Книгина Г. И.-Строительные материалы из горелых пород. М., Госстрой­ издат, 1966.

13.Ли Ф. М. Химия цемента и бетона. М., Госстройиздат, 1961.

15.Нехорошее А. В. Исследования по технологии глианов, Пермь, 1963.

16.Розенблит С. М. Строительные материалы из сланцевой золы. М., Гос­ стройиздат, 1939.

17.Сиверцев Г. М. Классификация и характеристика шлаков как строитель­ ного сырья, в. 18, ЦНИПС, М., Госстройиздат, 1955.

18. Стадников Г. А. Ископаемые угли, горючие сланцы, асфальтовые породы

инефти. ОНТИ, 1935.

19.Тейлор X. Ф. У. Химия цементов, М., Госстройиздат, 1969.

20.Торопов Н. А. Химия цемента. М., Госстройиздат, 1956.

21.Шефер Т. Химические транспортные реакции. Изд. «Мир», 1954.

22.Эванс В. Введение в кристаллохимию. М., Госхимиздат, 1948.

23. Эйтель В. Физическая химия силикатов. М., Изд. ИЛ, 1962.

24.Сводный отчет о научно-исследовательских работах по рациональному использованию сланцев Поволжья и Общего Сырта. Межведомственная комис­ сия по обобщению опыта и координации научно-исследовательских работ в обла­ сти комплексного использования сланцев Поволжья, Изд. АН СССР, 1956.

25.Структура стекла. Труды Всесоюзного совещания. М., Изд. АН СССР,

1955.

26.Стеклообразное состояние. Труды Всесоюзного совещания. М., Изд. АН

СССР, 1962.

118