Техногенное сырьё для производства строительных материалов. В 2 частях. Ч.2. Учебное пособие

81

тянутых горизонтальных или пологопадающих залежей малой (до 20 м) мощ-

ности, с перевалкой пород маломощной вскрыши драглайнами во внешние бор-

товые отвалы, экскаваторами или отвалообразователями – во внутренние; тра-

пециевидные террасированные вытянутые горизонтально каньоны формируют-

ся при разработке полого или крутопадающих глубоких залежей любой мощно-

сти, с перевалкой вскрышных пород во внутренние отвалы; циркообразные террасированные карьеры формируются при разработке глубокозалегающих залежей крутого падения, в том числе – кимберлитовых трубок, с перевалкой вскрышных пород только во внешние отвалы.

Кварциты – метаморфические породы, состоящие более чем на 90 % из перекристаллизованного кварца. Это – продукты контактового или региональ-

ного метаморфизма песчаников.

Керамзит материал, получаемый обжигом со вспучиванием подготов-

ленных гранул (зерен при мокром способе подготовки сырья) или щебенок (при сухом способе подготовки сырья) из глинистых и песчано-глинистых пород

(глин, суглинков, глинистых сланцев, аргиллита, алевролита), шунгитосодер-

жащих пород, трепелов, золошлаковой смеси или золы-уноса тепловых элек-

тростанций.

Керамзито-термолитобетоны. Для изготовления керамзитобетона и дру-

гих бетонов требуется в их составы вводить до 25–30 % мелких легких порис-

тых заполнителей. Это позволяет улучшать физико-механические свойства бе-

тонов и конструкций на их основе, а также экономить на каждом кубическом метре бетона 50–70 кг цемента. Поэтому применение термолитовых песков и их изготовление являются перспективным и эффективным. Это подтверждается тем, что при получении 1 м3 бетона с расходом 1 м3 керамзита, 0,25–0,3 м3 тер-

молитового песка, 300 кг цемента при водоцементном отношении 0,42–0,46

можно получать керамзито-термолитобетон с более высокими качественными характеристиками и при меньшем расходе цемента.

82

Клинкер – продукт обжига до спекания (при t>1480°С) однородной, оп-

ределённого состава природной или сырьевой смеси известняка или гипса и глины. Сырьевую массу обжигают во вращающихся печах. Для производства портландцементов клинкер подвергают тонкому помолу в шаровых или друго-

го типа мельницах.

Коллоидами называются гетерогенные (разнородные) дисперсные сис-

темы, состоящие из «дисперсной фазы» и «дисперсионной среды». Дисперсная фаза в этих системах представлена тонко распыленными частичками (мицелла-

ми) какого-либо вещества в какой-либо массе (дисперсионной среде). Размеры частичек дисперсной фазы колеблются в пределах приблизительно от 100 до 1 mμ (от –10-4 до 10-6 мм), т.е. много крупнее, чем размеры ионов и молекул, но в то же время настолько малы, что с помощью обычного микроскопа не различи-

мы. В каждой такой частичке может содержаться от нескольких до многих де-

сятков и сотен молекул данного соединения; в твердых частичках ионы или мо-

лекулы связаны в кристаллическую решетку; т.е. эти частички представляют собой мельчайшие кристаллические фазы. Среди коллоидных образований раз-

личают золи и гели.

Кремнистые породы. К ним относятся различные осадочные образова-

ния, которые на 50 % и более сложены кремнеземом хемогенного, биогенного,

биохемогенного происхождения. Породы слагаются опалом, халцедоном, квар-

цем. Кроме того, в них присутствует кристобалит, являющийся особой фазой кремнезема, выделенной только в осадочных образованиях. Это – тридимит кристобалитовый опал (опал-кристо-балитовый), который по международной номенклатуре называется опал-КТ. Основными представителями этой группы являются биогенные силициты – диатомиты, спонголиты, радиоляриты; биохе-

могенные – яшмы, опоки, трепела; хемогенные кремнистые туфы, кремневые конкреции, фтаниты.

Магматические горные породы (интрузивные и эффузивные) класси-

фицируются в зависимости от размера кристаллов, текстуры, химического со-

83

става или происхождения. Состоят преимущественно из оксида кремния и по его содержанию делятся на четыре группы: кислые (больше 60 % SiO2), средние

(55–60 %), основные (45–55 %) и ультраосновные (до 45 %). Горные породы вулканического происхождения, которые образовались на глубине, называются плутоничными или интрузивными. Из-за медленного остывания магмы и боль-

ших давлений эти породы крупнокристаллические (долерит, гранит и др). Те породы, которые образовались в результате излияния на поверхность, называ-

ются эффузивными (излившимися) или вулканическими. Благодаря быстрому остыванию, кристаллы в них мелкие, практически не различимы невооружён-

ным глазом (базальт, риолит и др.) или стекловидные.

Месторождение полезного ископаемого – это геологическое тело, со-

держащее скопление полезного ископаемого, по количеству, качеству, услови-

ям залегания и географическому положению экономически пригодное для про-

мышленного использования.

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Благодаря движениям земной коры осадочные и магматические горные породы могут подвергнуться воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают из-

меняться.

Минерал – продукт естественных, природных процессов, физически и химически индивидуализированный в виде простых веществ и соединений.

Минеральные агрегаты. В результате кристаллизации и затвердевания раствора или расплава образуется смесь сросшихся между собой кристалличе-

ских зерен, которая носит название минерального агрегата. Агрегаты бывают мономинеральными, т.е. состоящими из кристаллических зерен одного минера-

ла (например, штуф мрамора или магнетитовой руды), и полиминеральными,

представленными несколькими, различными по составу и свойствам минерала-

ми (например, кусок гранита или медно-цинковой сульфидной руды).

84

Минеральная вата спутанное волокно (диаметром 5–12мкм), получае-

мое из расплавленной массы горных пород или шлаков в процессе распыления её тонкой струи паром под давлением. Минеральную вату используют в качест-

ве теплоизоляции поверхностей с температурой от −200 до + 600 0C.

Минеральный индивид – конечное по размерам минеральное тело,

имеющее собственные ограничения или ограниченное смежными индивидами.

Мрамор (греч. Μάρμαρο «сияющий камень») метаморфическая гор-

ная порода, состоящая в основном из минералов кальцита CaCO3 или доломита

CaMg(CO3)2. Мрамор – кристаллическая горная порода, образовавшаяся в ре-

зультате перекристаллизации известняка или доломита. В строительной прак-

тике «мрамором» называют метаморфические породы средней твёрдости, при-

нимающие полировку; к ним относятся: мрамор, мраморизованный известняк,

плотный доломит, карбонатные брекчии и карбонатные конгломераты.

Обломочные породы это породы, в которых обломочная часть составляет более 50 % от суммы всех составных компонентов. В основу клас-

сификации обломочных пород положены структура обломков, наличие цемен-

та, минеральный состав.

Оксид кальция (окись кальция, негашёная известь или «кипелка») CaO

и продукт её взаимодействия с водой Ca(OH)2 (гашёная известь или «пушон-

ка») находят обширное использование в строительном деле. В промышленно-

сти оксид кальция получают термическим разложением известняка (карбоната кальция).

Осадочные горные породы – горные породы, существующие в термо-

динамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разру-

шения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одно-

временно. Более трёх четвертей площади материков покрыто осадочными по-

85

родами, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологиче-

ских работах и использовать их в строительной индустрии для производства широкой номенклатуры строительных материалов.

Песчанико-термолитовые и известняково-термолитовые бетоны. Бе-

тоны на основе щебня из песчаника и известняка по своим свойствам прибли-

жаются к конструктивно-теплоизоляционным материалам, но не являются та-

ковыми. Замена в бетонах кварцевого песка термолитовым снижает объемный вес на 300–450 кг/м3. Это позволяет добиться не только значительного сниже-

ния веса железобетонных конструкций, но и применения бетонов в качестве конструктивно-теплоизоляционных материалов. Так, полученные песчанико-

термолитовые и известняково-термолитовые бетоны имели соответственно объемный вес 1800–1870 кг/м3, предел прочности при сжатии 216– 227 кг/см2.

Песчаные породы состоят на 50 % и более из частиц величиной (0,1–

1,0 мм). Рыхлые песчаные образования называют песками, а сцементирован-

ные – песчаниками. По минеральному составу выделяют мономинеральные,

олигомиктовые и полимиктовые. Среди полимиктовых различают аркозовые и граувакковые. Структура – псаммитовая. Текстура – массивная, слоистая

(горизонтально-, косослоистая), знаки ряби и др.

Плотность – показывает какая масса содержится в единице объема.

Плотность измеряется в кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС. Для сыпу-

чих и пористых тел различают истинную плотность без учёта пустот, и ка-

жущуюся плотность – отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Полезное ископаемое – это вещество, содержащее полезный компонент

(в частном случае – само являющееся полезным компонентом (горная порода).

При этом полезный компонент, содержащийся в полезном ископаемом, может быть использован после предварительного извлечения его из полезного иско-

паемого (если полезный компонент – химический элемент, химическое соеди-

нение), после предварительного извлечения его из полезного ископаемого и об-

86

работки этого полезного компонента (если полезный компонент – минерал, аг-

регат минералов), после обработки или в природном виде (если полезный ком-

понент – горная порода).

Полезный компонент – это вещество, которое используется в разных сфе-

рах человеческой деятельности (в промышленных, сельскохозяйственных, воен-

ных, социальных, культурных и др. технологиях). Полезным компонентом может быть химический элемент (Fe, Cu, Au, U, Be и др.), химическое соединение (фос-

фат кальция, NaCl и др.), минерал (алмаз, графит, кварц и мн. др.), агрегат мине-

ралов (малахит, агат и др.), горная порода (гранит, базальт, песок, мрамор и др.).

Возможно и совмещение в полезном ископаемом перечисленных вариантов.

Пористость это совокупность всех пор в породе независимо от их формы, размера, связи друг с другом и генезиса. Различают три вида по-

ристости: полную, открытую и эффективную. По генезису различают поры пер-

вичные, возникшие на стадии формирования горной породы (седиментогенез,

диагенез), и вторичные, образовавшиеся в стадию катагенеза, гипергенеза.

Портландцемент вид цемента, наиболее широко применяемый во всех странах; название получил от г. Портленд (Portland) в Англии. Основой портланд-

цемента является безводный алюмосиликат кальция, также известный как порт-

лантид. Узнать данный вид цемента можно по внешнему виду - это зеленовато-

серый порошок. Как и все цементы, если к нему добавить воду (образуется гидро-

алюмосиликат кальция), он при высыхании принимает камнеобразное состояние.

Портландцемент пуццолановый – получают при введении 30–40 % ак-

тивных минеральных добавок (опок, диатомитов, трепелов). Он отличается весьма высокой водостойкостью и придает конструкциям повышенную водоне-

проницаемость. Такой цемент противостоит сульфатной коррозии и применяет-

ся в гидротехническом строительстве.

Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под дейст-

вием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или др. Прочность оценивают пределом прочности – временным сопротивлением R, определенном

87

при данном виде деформации. Для хрупких материалов (кирпич, бетон) основ-

ная прочностная характеристика – предел прочности при сжатии и при изгибе.

Сланцы – тонкозернистые породы с совершенными поверхностями сланцеватости (раскалываются по сланцеватости), но лишенные сегрегацион-

ной полосчатости. Сланцы такого типа возникают при региональном метамор-

физме тонкозернистых кластических осадков (глин, алевролитов, туфов), обо-

гащаясь при этом бесцветной слюдой.

Спекание в технике, процесс получения твёрдых и пористых материа-

лов (изделий) из мелких порошкообразных или пылевидных материалов при повышенных температурах; часто при спекании меняются также физико-

химические свойства и структура материала. Спеканию подвергаются материа-

лы, например, при агломерации, коксовании, при подготовке слабоспекающих-

ся углей к коксованию, в производстве керамики, огнеупорных изделий.

Стеклянная вата спутанное волокно, получаемое из расплавленного стекла. Её используют для приготовления теплоизоляционных изделий (матов,

плит) и теплоизоляции поверхностей.

Сушка намеренное удаление влаги (обычно воды, иногда – жидкой фракции произвольного химического состава) из материала или предмета.

Твердость – показатель, характеризующий свойство материалов сопро-

тивляться проникновению в него другого, более плотного материала. Показа-

тель твердости: НВ=Р/F(F – площадь отпечатка, P – это сила), [НВ]=МПа. Шка-

ла Мооса (относительная твердость) представлена десятью минералами: тальк,

гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, корунд, алмаз.

Термолит материал, получаемый обжигом (без вспучивания) щебня или подготовленных гранул кремнистых опаловых пород (диатомита, трепела,

опок и др.). Термолитовый гравий и щебень предназначен для использования в качестве пористого заполнителя в легких конструкционных бетонах марок

200 – 500. Допускается применение термолитовых гравия и щебня в теплоизо-

88

ляционно-конструкционных бетонах при условии соответствия их свойств тре-

бованиям производства указанных бетонов. Термолитовый заполнитель по крупности зерен разделяют на фракции: менее 5 мм; от 5 до 10 мм; от 10 до

20 мм. Поставка смеси фракций допускается в виде исключения по соглашению сторон. Термолитовый заполнитель в зависимости от насыпной плотности под-

разделяют на марки 600, 700, 800, 900, 1000.

Термолитобетоны. Основная масса термолитобетонов является конструк-

тивно-теплоизоляционными и конструктивными. Их объемный вес колеблется от

915 до 1600 кг/м3, а прочность при сжатии от 25 до 316 кг/см2. Термолитобетоны имеющие объемный вес 1760–2060 кг/м3 и прочность при сжатии 290–505 кг/см2,

по своим свойствам относятся к высокопрочным легким конструктивным бето-

нам. Количество, конструктивных термолитобетонов может быть увеличено за счет большего расхода вяжущего и повышения температуры обжига заполните-

лей. Характерной особенностью термолитобетонов является их большой коэффи-

циент конструктивного качества. Термолитобетоны имеют различную расцветку.

Она может быть усилена за счет введения в составы бетонов мелких пылевидных фракций. Использование цветных бетонов открывает широкие возможности при архитектурной отделке возводимых сооружений. Термолитобетоны это универ-

сальные виды бетонов с широким диапазоном физико-механических, теплотехни-

ческих и других свойств. Все это позволяет широко их применять в строительстве.

Даже незначительный объем исследований по термолитобетонам различных об-

ластей свидетельствует о большой перспективности этого направления.

Террикон или терриконик (фран. Terri отвал породы, фран. Conique кони-

ческий) отвал, искусственная насыпь из пустых пород, извлеченных при подземной разработке месторождений угля и других полезных ископаемых. Внутри терриконов шахт и горно-обогатительных фабрик нередко протекание различных процессов тех-

ногенного пирометаморфизма с образованием сплавленных и горелых пород.

89

Техногенные месторождения (ТМ) скопления твердых и жидких отхо-

дов различного рода производств, представляющих интерес в качестве источни-

ков вторсырья или в виде прямой товарной продукции. Понятие введено В.И. Вернадским как эколого-ноосферное, но активно эта идея начала разрабаты-

ваться в конце 80-х начале 90-х годов ХХ века. Примером таких объектов могут служить хвостохранилища обогатительных фабрик, отвалы горных, металлурги-

ческих и строительных предприятий, шламонакопители, пруды-отстойники и др.

На действующих предприятиях в структуру ТМ также могут быть включены так называемые текучие отходы, т.е. отходы, регулярно сбрасываемые или склади-

руемые в процессе производства (выбросы пульпы, продукты очистки фильтров,

свежие клинкеры и т.п.). Это постоянно восполняемая часть ТМ.

Траншеи представляют собой трапециевидные вытянутые горизонталь-

ные или наклонные горные выработки, протяженность которых значительно превышает их ширину. По отношению к контуру карьера, траншеи могут рас-

полагаться внутри него, либо находится за его пределами. При значительной глубине траншеи ее борта могут быть террасированы.

Хвостохранилище (золохранилище, шламохранилище, шлакохранилище,

бассейн для накопления жидких отходов производства) искусственное гидро-

техническое сооружение в естественном ландшафте, которое может быть замк-

нутым или полузамкнутым (полузамкнутость возникает при создании грунто-

вой или подобной ей дамбы, сквозь которую частично фильтруется жидкость),

для хранения жидких хвостов (золы, шламы, шлаки и другие виды отходов производства), которые могут быть токсичными и экологически опасными, ко-

торые перемещаются из мест их образования гидравлическим способом.

Шламохранилище емкость для временного или постоянного хранения концентрированного водного осадка материалов минерального или органиче-

ского происхождения.

90

Щебень неорганический зернистый сыпучий материал с зернами крупностью свыше 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов,

попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления. Средняя плотность щебня от 2 до 3 г/см3.

Экологический ущерб негативные последствия в окружающей среде, вызванные опасными процессами и отрицательно влияющими на человека и животный мир, окружающую среду.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Агошков М.И. Развитие идей и практики комплексного освоения недр. М.: Изд. ИПКОН АН СССР, 1982.

2.Ахметов А.С., Дмитриева Н.В. Применение фосфогипса в дорожном строительстве // Технология минеральных удобрений. Л., 1992.

3.Ахметов А.С., Ярош Е.Б. Технико-экономическая характеристика переработки фосфогипса на серную кислоту и вяжущие материалы // Технология минеральных удобрений. Л., 1992.

4.Баженов Ю.М., Шубейкин П.Ф., Дворник Л.И. Применение промышленных отходов в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат,

1986.

5.Беляев В.Н. Проблемы освоения техногенных образований// Изв. вузов. Горный журнал, 1998. № 7 8. С. 202213.

6.Бобович Б.Б., Деткин В.В. Переработка отходов производства и потребления. М.: Интермет-Инжениринг, 2000.

7.Болдырев А.С., Лосев А.Н., Алехин Ю.А. Использование отходов в промышленности строительных материалов. М.: Знание, 1983.