Библиографическое описание:

Чумаченко Н. Г., Тюрников В. В., Петрова Е. В., Хайруллова Д. В. Отходы карбонатных пород — перспективное сырье для широкой номенклатуры строительных материалов // Молодой ученый. — 2016. — №10.6. — С. 143-146.



На территории многих областей, в том числе и в Самарской области, накоплено значительное количество различных отходов, что приводит к нарушению экологического равновесия. Использование отходов в качестве техногенного сырья в производстве строительных материалов позволит решить эту проблему.

Сотрудниками Самарского государственного архитектурно-строительного университета во исполнение работы для государственных нужд по геологическому изучению и воспроизводству минерально-сырьевой базы Самарской области были выполнены исследования по теме: «Формирование местной сырьевой базы на основе отходов стройиндустрии с ревизией отвалов и захоронений эксплуатируемых и неэксплуатируемых месторождений Самарской области» [1, 2].

Наступивший финансовый кризис вносит коррективы во все отрасли, в тот числе и в строительную. В последний период возросли объемы потребления и производства отечественных строительных материалов и изделий. Наиболее актуальным направлением является снижения стоимости строительства. Нужно использовать все возможности, немалая доля отводится на снижение стоимости строительных материалов и изделий, особенно производств с высокой материалоемкостью. Если говорить о материалоемкости, то требуются внушительные объемы строительных материалов (бетона, раствора, сухих смесей) и изделий (керамического и силикатного кирпича, блоков, камней).

Чтобы обеспечить ощутимое снижение стоимости этих материалов и изделий, необходимо ориентироваться на местную сырьевую базу природную и техногенную. Для решения поставленной цели были использованы наработки кафедры «Строительные материалы» по принципам формирования местной сырьевой базы и новым подходам к проблеме утилизации отходов в стройиндустрии, направленным на ресурсосберегающий подход к сырьевой базе стройиндустрии [3–12].

Основными областями применения доломитов и известняков Сокского карьероуправления является жилищное и дорожное строительство. Большие объемы вторичного сырья накоплены на карьерах по переработке карбонатных пород, так называемые карбонатные высевки. Такие залежи имеются на Сокском карьере (рисунки 1 и 2).

Объектом исследований для Сокского карьера стали отходы карбонатных пород. Отходы образуются при добыче, дроблении и сортировке горной породы в целях получения готовой продукции — щебеня.

Рис. 1. Действующий дробильно-сортировочный завод № 1 Сокского карьероуправления

Рис. 2. Отвал производства дробильно-сортировочного завода № 2 Сокского карьероуправления

Большие объемы добычи и переработки инертных строительных материалов на базе местных залежей горных пород в районе устья реки Сок приводят, с одной стороны, к значительным вскрышным работам на поверхности земли, а с другой — к образованию большого количества попутных отходов в виде известняковой и доломитовой муки [1, 2].

В результате производства на Сокском карьероуправлении образуются две группы отходы:

- вскрышные породы и отвалы;

- доломитовая и известняковая мука.

К вскрышным породам на месторождении относятся все слабые разности доломитов и известняков, поверхностные четвертичные образования, некондиционные прослойки, содержащие глину. Вскрышные породы неоднородны, поэтому как сырье для производства строительных материалов оно не рассматривалось.

Отработка вскрыши делится на «мягкую», «скальную» и «межпластовую» скальную. К «мягкой» вскрыши относится растительный слой и лежащие под ним щебенка и доломитовая мука. Мощность слоя от 3 до 5 м. К «скальной» вскрыше относятся выветренные слабые известняки и доломиты, средняя плотность которых 2,0–2,2 г/см3, а также доломитовая мука. К «межпластовой» вскрыше относятся некондиционные слои, залегающие в толще полезного ископаемого, содержащие доломитовой муки и слабых пород до 70 % или повышенное содержание (до 7 %) комовой глины.

После дробления кроме щебня получается доломитовая мука (фракции 0–5 мм), которая условно считается отходом производства.

На каждый м3 добытого щебня фракции 10–70 мм образуется 0,32 м3 отходов доломитовой муки, что составляет около 24 % от общего объема готовой продукции [1, 2].

Как известно, карбонатные материалы используются при производстве многих строительных материалов [3–14]. Малопрочные породы оцениваются по химическому и минералогическому составу, и, в зависимости от состава, они могут быть использованы для: производства доломитового цемента; доломитовой и магнезиальной извести; низкомарочных гидравлических вяжущих; композиционных вяжущих с природными и техногенными добавками; известково-периклазовых огнеупоров; композиционных заполнителей, сухих строительных смесей. Прочные породы используются для производства щебня, песка, минерального порошка и наполнителей.

По нашему мнению, комплексное использование — это не только использование всех компонентов сырья (полнота использования), но и реализация всех вариантов (возможностей) использования [15].

С учетом изученных свойств отходов Сокского карьероуправления, а также известных результатов исследований определены следующие основные направления использования их в производстве строительных материалов: в качестве основного сырья (для производства стекла и стеклоизделий; в качестве компонента сырьевых шихт (для производства минеральных вяжущих веществ; материалов контактно-конденсационного твердения); в качестве наполнителя (лакокрасочных материалов; кровельных и гидроизоляционных материалов, асфальтобетона; линолеума; отделочных составов и шпаклевок). Как показали исследования [16], основные свойства карбонатных высевок достаточно стабильны.

Прежде чем принимать решения по отработке составов, рецептуры, необходимо провести маркетинговые исследования по востребованности на ближайшую перспективу перечисленных материалов с карбонатной составляющей, на следующем этапе необходима экологическая экспертиза.

На данный момент запасы карбонатных отходов достаточны для того, чтобы начать их массовое и планомерное комплексное применение в производстве строительных материалов.

Выводы

  1. Объем образования известняковой и доломитовой муки (карбонатные высевки) в настоящее время намного превышает объем потребления.
  2. Карбонатные высевки могут быть использованы для производства широкой номенклатуры строительных материалов в качестве основного сырья или компонента сырьевой шихты, а также в качестве наполнителя.

Литература:

  1. Формирование местной сырьевой базы на основе отходов стройиндустрии с ревизией отвалов и захоронений эксплуатируемых и неэсксплуатируемых месторождений Самарской области: отчет о НИР (заключит.): договор 5–1, часть I / СГАСУ; рук. Чумаченко Н. Г. — Самара, 2004. — 264 с.
  2. Формирование местной сырьевой базы на основе отходов стройиндустрии с ревизией отвалов и захоронений эксплуатируемых и неэсксплуатируемых месторождений Самарской области: отчет о НИР (заключит.): договор 5–1, часть II, приложения / СГАСУ; рук. Чумаченко Н. Г. — Самара, 2004. — 183 с.
  3. Арбузова Т. Б., Чумаченко Н. Г. Проблемы стройиндустрии и возможные варианты решений // Известия вузов. Строительство. 1995. № 3. С. 37–40.
  4. Арбузова Т. Б., Коренькова С. Ф., Чумаченко Н. Г. Проблемы современного строительного материаловедения // Строительные материалы. 1995. № 12. С. 21–23.
  5. Арбузова Т. Б., Шабанов В. А., Коренькова С. Ф., Чумаченко Н. Г. Стройматериалы из промышленных отходов. — Самара: Кн. Изд-во, 1993. –96 с.
  6. Арбузова Т. Б., Чумаченко Н. Г. Принципы формирования местной сырьевой базы стройиндустрии // Известия вузов. Строительство. 1994. № 12. С.87–90.
  7. Соломатов В. И., Коренькова С. Ф., Чумаченко Н. Г. Новых подход к проблеме утилизации отходов в стройиндустрии // Строительные материалы ХХI века. 2000. № 1. С. 28–29.
  8. Чумаченко Н. Г. Критерии оценки промышленных отходов с целью использования их в стройиндустрии / Экология и здоровье человека. Труды VII Всероссийского конгресса. Самара. 2001. С. 201–203.
  9. Чумаченко Н. Г. Природная и техногенная сырьевая база стройиндустрии / Гидротехника и гидроэнергетика: проблемы строительства, эксплуатации, экологии и подготовки специалистов. Сборник трудов Международной научно-технической конференции. Самара: СамГАСА, 2002. С. 187–192.
  10. Современный подход к сырьевой базе стройиндустрии (статья) // Экологическая культура Самарского региона: труды Самарского отделения Общероссийской общественной организации «Общественная Российская экологическая академия»: вып. 1 / сост. А. В. Виноградов; отв. ред. М. И. Бальзанников; Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. Самара, 2008. С. 72–77.
  11. Чумаченко Н. Г. Ресурсосберегающий подход к сырьевой базе стройиндустрии // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура: научно-технический журнал / СГАСУ. Самара, 2011. Вып. № 1. С. 112–116.
  12. Шелихов Н. С, Рахимов Р. З. Комплексное использование карбонатного сырья для производства строительных материалов // Строительные материалы. — 2006. — № 9. — С. 42–44.
  13. Коренькова С. Ф., Маркидов Г. В. Применение карбонатных отходов в производстве строительных материалов // Строй-инфо. — 1998. — № 2. — С. 21–22.
  14. Чумаченко Н. Г., Тюрников В. В., Кириллов Д..В., Бондарева Е. В., Сейкин А. И. Возможности расширения сырьевой базы за счет ревизии отвалов и захоронений эксплуатируемых и неэксплуатируемых месторождений (на примере Самарской области) // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Материалы 66-й Всероссийской науч.-техн. конф. по итогам НИР университета за 2008 г. Часть I/ Самарский государственный архитектурно-строительный университет. — Самара, 2009. — С. 170–171.
  15. Чумаченко Н. Г., Линев А. И. Комплексное использование отходов карбонатных пород при производстве строительных материалов // Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика: Материалы 66-й Всероссийской науч.-техн. конф. по итогам НИР университета за 2008 г. Часть I/ Самарский государственный архитектурно-строительный университет. — Самара, 2009. — С. 172.
  16. Чумаченко Н. Г., Кириллов Д. В., Тюрников В. В., Сухова Е. В. Оценка стабильности свойств карбонатных высевок (статья) // Научное обозрение. — № 2, 2014. — С. 114–123.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle