автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Автоклавные силикатные материалы из отходов горнорудного производства КМА

1ЮСК0ВСКИП ИНСТИТУТ КОИМ/НЛЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА И СТРОИТЕЛЬСТВА

На правах рукописи

ВОРОНЦОВ Виктор Михайлович

№

УДК 666.965

АВТОКЛАВНЫЕ СИЛИКАТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ ОТХОДОВ ГОРНОРУДНОГО ПРОИЗВОДСТВА КЫА

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Белгородском технологическом институте строительных материалов

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Лесовик B.C.

Официальные оппоненты- - заслуженный деятель науки и техники

России, академик Жилищно-Комцуналь-ной Академии доктор технических наук, профессор Рыбьев И.А.

- кандидат технических наук, доцент Николаев В.А.

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательс-

кий и проектно-изыскательский институт "ВНИШИстромсырье"

Защита состоится "¿9 " декабря " 1993 года в час.

на заседании специализированного совета К 063.08.01 в Московском институте коммунального хозяйства и строительства по адресу: 109807, г. Москва, Ж-29, Средняя Калитниковская ул., д. 30, МИКХиС, актовый зал..

С диссертацией можно ознакомиться, в библиотеке Московского института коммунального хозяйства и строительства.

Автореферат разослан «2d» ноября " 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Буркни 'о,*1.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. Актуальность теш. Из II млн.м3 силикатных материалов автоклавного твердения, выпускаемых в настоящее время в странах СНГ, до 90£ производится на основе специально разрабатываемых для этих целей месторождений кварцевого песка. В то зе время общий объем отходов промышленности только в России превысил 10 млрд. тонн. На ЮЛА большую часть этого объема составляют попутно добываемые скальные породы и хвосты мокрого магнитного' обогащения делезистых кварцитов.

На удаление и хранение таких отходов затрачивается в среднем 8...10% стоимости производимой продукции. Кроме того, устройство отвалов и хвостохранилищ влечет за собой изъятие части земель, пригодных для выращивания сельхозпродукции. Подсчитано, что при полном развитии карьеров КМА будет извлечено из недр и перемещено в отвалы, гидроотвалы и хвостохранилиша 3885,7 млн. . мэ пород рыхлой, 6112,6 млн. - скальной вскрыш в 6975 млн.м3 хвостов обогащения. Это пока прогнозная оценка, но сейчас уйе точно известно, что только по Лебединскому ГОКу объемы горнопромышленных работ к 2005 году должны удвоиться по сравнению с тем, что имеется на сегодня. Отвалы и хвостохранилиша уже сейчас занимают обширные площади плодородных земель Губклнского района, пыля и засоряя окружающую среду.

Эта мрачная экологическая перспектива и заставляет ставить вопрос, чтобы новые горно-обогатительные комбинаты были без отвалов и хвостохранилищ, а все производственные отходы шли не на промежуточные склады, а сразу на переработку и превращались в строительные материалы и товары народного потребления.

В настоящее время с участием соискателя закончен комплекс исследований попутно добываемых пород железорудных месторождений ЮЛА; запасы Лебединского, Стойленского, Михайловского, Ко-робковского и Приоскольского месторождений утверядены в Государственном комитете по запасам при Совете Министров СССР. Скальные породы вышеназванных ГОКов в данный момент используются для получения щебня, но пока не нашли своего применения отходы от его производства - тонкодисперсный отсев дробления»

Целью работы является разработка составов сырьевых систем для получения изделий плотной и ячеистой структур на основе отходов горнорудного производства ИЛА и обеспечение их реализации в производственных условиях.

Для достигения цели были решены следующие задачи:

- изучен вещественный в гранулометрический состав искусственных песков и его свойства в зависимости от петрографических характеристик исходного сырья;

- изучена реакционная способность породообразующих минералов;

- исследована возможность применения искусственных песков в качестве сырьевого компонента при получении автоклавных силикатных материалов плотной и ячеистой структур;

- определены оптимальные параметры гидротермальной обработки;

- оптимизирован зерновой состав песка-заполнителя;

- разработана и внедрена заводская технология производства оилгкатных материалов автоклавного твердения (силикатного кирпича и ячеистого бетона) о использованием отходов горнорудного производства.

Научная новизна:

- установлена более высокая реакционная способность мета-мо!>фогыного кварца по сравнению с кварцем других видов генезиса, что объясняется дефектностью его кристаллической структуры при протекании природных метаморфических процессов;

- выявлен характер взаимосвязи кинетики поглощения оксида кальция породообразующими минералами с динамикой роста прочности синтезируемого в гидроирыальных условиях силикатного камня;

' - показано, что для кварца и полевых шпатов необходим продолжительный процесо автоклавной обработки; роговая обманка, оливин, пироксен, биотит и серицит реагируют на начальной ее стадии;

- предложен простой и надежный метод оптимизации гранулометрического состава заполнителя и построена математическая модель его влияния на механическую прочность синтезированных материалов.

Практическое значение работы:

- разработаны рекомендации по использованию тонкодисперсных отходов горнорудного производства в качестве сырьевых компонентов при производстве силикатных изделий плотной и ячеистой структур;

- разработаны составы сырьевых сыесей'дяя получения силикатных стеновых материалов автоклавного твердения с кспояьзова-

' нием отходов горнорудного производства;

- определены оптимальные параметры гидротермальной обработки изделий па основе отходов горнорудного производства, при этом установлено,-что тонкодисперсные отсевы дробления.скальных попутно добываемых пород (за исключением алф'болитов) и хвосты мокрой магнитной сепарации более реакционноспособнн, чем традиционно применяемый природный песок;

- с учетом полученных донных и предложенного метода оптимизации сырьевой смеси, новизна которого подтверлдона авторским свидетельством (A.c. И716440), предложен состав и технология . изготовления силикатных автоклавных материалов на/осново отходов горнорудного производства. Полученные данные могут быть использованы для оценки сырьевых ресурсов метеморфогенных пород шЗнх регионов.

Внедрение результатов работы:

- составлены и утверядены технические условия на песок из отсевов дробления скальных вскрышных пород ЮЛА для производства автоклавных силикатных материалов (ТУ 14-205-01-93);

- замена части природного песка на отсев дробления кварци-топесчаников в условиях Губкинского завода силикатного кирпича позволила снизить затраты на приготовление известково-песчаного вяжущего и повысить марку кирпича, что дало экономический эффект около 850 тысяч рублей за счет снижения себестоимости продукции;

- на основе проведенных исследовашШ на Белгородском комбинате строительных материалов выпущена опытно-промышленная партия силикатного кирпича с использованием хвостов мокрой магнитной сепарации (ММС), давшая по сравнению с обычным гарпичом прирост прочности в 1,6 раза (марки "250" и "150" соответственно).

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсувдались на научно-технических конференциях БТИСМ (г. Белгород, 1984...1987 гг.); на научно-технической конференции "Использование вторичных ресурсов п местных строительных ?/лтериалов ка предприятиях строПиндустрии" (г.Челябинск, 1987 г.); на Всесоюзной конференции "Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении" (г. Белгород, 1989 г.); на научно-технической конференции "Разработка, исследование и внедрение материалов, конструкций и технологий для монолитного домостроения" (г. Брянск, 1990 г.); на межреспубликанском Семинаре "Новые строительные композиты из природных и техногенных продуктов" (г. Калининград - Юрмала, 1991 г.); на научно-технической

^инфоренции "Утилизация отходов в производстве строительных на •юриалов" (г. Пенза, 1992 г.); на Международной научно-техннче. к.:!! конференции "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций" (г. Белгород, 1Э93 г.).

Публикации. Основное содорасанио работы изложено в 22 статьях, эаадщоно I авторским свидетельством.

001.(;ц и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений.. Ре бота изложена на 175 страницах машинописного текста, вкличаидог 18 таблиц, 50 рисунков и фотографий, описок литературы из 144 наименований, 6 приложений.

Ял защиту выносятся;

- экспериментальные исследования по оценке вещественного состава отсевов дробления скальных вскрышных пород 1ША и отходо. магнитного обогащения железистых кварцитов;

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтворзде-ни'. возможности тюлучоння на основе отходов горнорудного произ-^одегиа силикатных стеновых материалов автоклавного твердешш;

- разработка оптимальных составов н технологии изготовлиши силикатного кирпича и ячеистого бетона с использованием отходов горнорудного производств».;

- результаты исследования структуры силикатного камня на основе указанных отходов;

) - данные изучения кинетики связывания извести породообраэу-адаа минералами и ео взаимосвязь с динамикой роста прочности силикатного материала;

- результаты внедрения и технико-экономическая эффективность производства силикатного строительного материала.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с "Целевой программой научно-исследовательских и проектных работ но комплексному исполъзовашш пород вскрыши карьеров и (плодов обогатительных фабрик бассейнов КЫА в народном хозяйство", утверы-денной Госпланом СССР.

СОДЕШАНИЕ РАБОТЫ

Скальные вскрышные породи, попутно добываемо на карьерах Ш, различают по своему происхождению (генезису): магматические ■ к тагам относятся кварцевые порфиры я дпоритошо порфириты п штаморфяческие - кварциты, кварцнтопесчанлкл, сланцы п омфибо-гаты. Отходы обогащения железистых кварцитов предо г.оэяяют собой 'онкодлсперсную породу - остаток после ."окрой мапятной сеппра-Юп.

По данным химического анализа объект изучения состоит в »сновном из кремнезема, содержание которого у исех пород, крема !М$иболитов, составляет болео 50£. Отмечается также высокое со-йряашш и оксидов железа; по с яо дня га наиболее богаты,

зосты мокрой магнитной сепарации (ММС) и амфиболиты. Ул

Между тем, согласно дшшых минералогического состава, квор 1ем (несвязанным $Мг ) обладают в избытке липь кварцитопесчани-,^^^ Оц ш (до 30£), у кварцевых порфиров и хвостов ШС юс более 505ь, ¡СМ^р^ »стальные породы имеют меньше кварца. Кроме того, отмечается вы-^З^У^^ юкое содержание елвд (от 5 до 60^). По этим показателям данные юроды не удовлетворяют требованиям ОСТ 21-1-80 на песок для ^ гроизводства силикатных изделий автоклавного твердения. • ^ '',

Оптические исследования показали, что дробленые породы имв-л несколько угловатую форму зерен; имеются многочисленные сколы юверхностей, заострешше и выщербленные места. Эта особенность ¡пособствует частицам при прессовании или виброуплотнении слипа-гаю друг с другом в прочный монолит (по принципу зацепления). У [риродного же песка (в качестве которого взят песок Нпжнеолызан-¡кого месторождения, применяемый в технологии Белгородским ком-(инатом строительных материалов) форма зерен более окатанная, од-юродная, поверхность менее развита. V

Из сказанного следует, что отсевы дробления скальных вскрыпь шх пород и хвосты ИХ отличаются от природного песка полимине-)алышм составом, имеют более развитую зерновую поверхность, что юзволяэт прогнозировать их высокую активность в технологическом пшне.

Таким образом, рассматриваемая сырьевая база по минеральному составу, гранулометрии и строению поверхности зерен существен-ю отличается от традиционно применяемых песков. Для более пол-юго использования энергетического потенциала отходов горнорудного производства К/А и выпуска высококачественных материалов, не-

обходима разработка оптимальных составов сырьевых систем и технологических параметров изготовления изделий на их основе.

Для этой цели были исследованы процессы взаимодействия породообразующих минералов о СаО в гидротермальных условиях. Исследования проводились на образцах-цилиндрах диаметром и высотой равных 20 мм, спрессованных под давлением 20 Ша из смесей сое- ^ тава СаО/минерал в соотношении 1:2. Гидротермальная обработка — осуществлялась при различных давлениях (от 0,6 до I Ша) и времени изотермической выдержки (от 0 до 8 ч.). После автоклавиро-вания образцы высушивались до постоянного веса и испытывалась на прочность при сжатии, а на их; обломках определялось количество связанной СаО этиловоглицератным методом. При этом установлен различный характер взаимодействия породообразующих минералов с оксидом кальция. На рис. Iгриводятся кинетические кривые взаимодействия СаО о кикроклином.

Кинетические кривые поглощения СаО шкроклиноы (а) в изменения механической прочности известково-микроклиновых образцов (б)

I, 2 и 3 - при давлении гидротермальной обработки 1,0; 0;8 и 0,6 МПа соответственно.

Рио. I

Исследох *нйя показали, что наиболее реакционноспособны по отношению к о; сиду. кальция минералы кварц, плагиоклаз и микроклин. В указан шх диапазонах изменения параметров автоклавной

обработки их взаимодействие с известью не закончилооь. Оливин, роговая обманка, пироксен и слюды взаимодействуют лишь на начальной стадии автоклавирования, что позволило расположить минералы по реакционной способности в следующий ряд (сы. рио. 2):

Зависимость количества поглощенного СаО от вида минерала

«я

о

я

я 80

о

40

¿о

Рис. 2

О

а - кварц; б - плагиоклаз; в - микроклин; . „ г - оливин;

д - роговая обманка; йиш

е. ¿-С-<£ с*/к

е - пироксен; ж - серицит з - биотит. ¿¿<^4,

'хШг

Эта информация позволяет прогнозировать качественные характеристики автоклавных силикатных материалов на отсевах дробления скальных пород многих яелезорудных месторождений.

Для производства силикатных стеновых материалов предпочтительнее использовать отсев дроблошш магматических и метаморфических пород кислого и среднего составов. Критерием при выборе . тохногешюго сырья для получения строительных материалов гидротермального твердения является его кислотность.

Спецификой использования скальных попутно добываемых пород . ИЛА является их метаморфическое происхоздение, исключение составляют кварцевые порфиры и диоритовые порфириты. Нами установлено, что мета(.гарфогош1.Ч кварц, составляющий породы,, в отличие от кварцевого песка имеет иную форму и размеры элементарных составляющие. Благодаря специфике генезиса: коррозии, структурам растворения под давлением, регенерации, кварц, слагающий породу, имеет ряд структурных дефектов. К ним относятся поликристалличность, с изрезанными лапчатыми контурами индивидов; волнистое угасание, обусловленное изгибами кристаллической решетки; образование на контактах зерен структур растворения и перекристаллизации. .

Б результата процессов выветривания в зернах кварцитопесча-

д

е

ника появляется сеть трещин в местах напряжения кристаллической решетки, направленная вдоль кристаллографических осей. Эти трещины разбивают зерна минерала на серию субмикроскопических частичек. Кремнезем на подобных поверхностях легче поддается растворению в гидротермальных условиях. В дальнейшем идет процесс амортизации периферийных частей зерен породы о увеличением энергетического потенциала.

Таким образом, природные процессы выполняют существенную часть работы по синтезу автоклавных строительных материалов, не только дезинтегрируя горную породу, но и аморфизируя ее элементарные частички, что ускоряет процесс синтеза новообразований и приводит к снижению себестоимости продукции. Это явилось основной научной гипотезой данных исследований.

Нами была изучена реакционная способность в гидротермальных условиях пород, содержащих кварц и другие минералы метаморфического происхождения и выявлена возможность сокращения продолжительности изотермической выдержки при твердении. С этой целью был поставлен эксперимент по использованию пылевидной фракции отсева дробления скальных попутно добываемых пород при производстве силикатных автоклавных материалов плотной и ячеистой структур.

Как показал ход кривых рис. 3, при введении добавки отсевов дробления имеется значительный прирост прочности по сравнению с образцами на природном песке. Высокая реакционная способность пород подтверждена данными рентгено-фазового и дифференциально-термического анализов, а также электронной микроскопии, где четко обозначились новообразования СЯЖВ) и тоберморит 11,3 Я. Си^.^л

Анализ полученных результатов позволяет считать, что для ^ каждого состава сырьевой смеси существует своя оптимальная концентрация вводимой добавки и свой оптимальный режим гидротермальной обработки. Таким образом, наши предположения относительно большей реакционной способности метаморфогенного кварца - основной составляющей скальных метаморфических пород - по сравнению с диоксидом кремния иных происхождений, в данной серии экспериментов подтвердились. Об этом свидетельствует тот факт, что материалы на заполнителе из отсевов дробления указанных пород в большинстве своем закончили гидротермальный процесс раньше, чем на кварцевом песке'. Это объяснимо геологическими процессами разрушения кристаллической структуры метаморфогенного кварца. У природного "оска осадочного происховдония такую работу пришлось

-- А* -

Зависимость механической прочности образцов от концентрации породы в сырьевой смеси

я я н

«1 и

а

и

а и о о Я V

8.

«

о о, я

1 - сланцы;

2 - сланцы выветре-

яио;

3 _ рг.тоше нор-

ьираты;

4 - рцатопес":а-

Ш1кя;

5 - кварцевые пор-

фиры;

6 - амфиболиты;

7 - хвосты 1<ЫС;

8 - песок Нижнеолъ-

ыанский

10 30 50 70 90

Содержание породы, мао.£ Рис. 3

с с /и*, X

»существлять в ходе автоклавной обработки, в результате чего 1 наблюдается ее более высокая продолжительность, т.е. перерасход энергии. Па рис. 4 приведена диаграмма распределения проч-юстных значений материалов на основе природного песка и квар-;итопесчаников в зависимости от условий гидротермальной обработки.

Из приведенной диаграммы следует, что образцы на основе кварцитопесчаников - породи, основным породообразующим (аше ралом которой является мотаморфогенний кварц, завершили набор прочности в течение 6 часов гидротермальной обработки. Штернал 2е на заполнителе из природного кварцевого песка не достиг своего максимума прочности и после 8 часов изотермической выдержки, т.е. большая часть энергии гидротермального процесса в данном случае расходуется на разрушение кристаллической структуры.

Установлено, что в процессе подготовки сырья на пошл отсевов дробления скальных вскрышных пород тратится меньше времени и электроэнергии, чем на измельчение природного песка. Это способствует снижении общих технологических энергозатрат. Вместе с тем, рост прочности объясняется не только возрастающей ак-

Диаграмма распределения прочностных величин в зависимости от регшмов гидротермальной обработки

а) образцов на основе песка б) образцов на основе квар-

Ннжнеольаанского место- цитопесчаников

рождения

Рас. 4

тиьыостью породообразующих минералов, но и оптимизацией гранулометрического состава заполнителя за счет введения отсевов дроб-' Д01ШЯ фракций 0...О,63 мы.

В работе предложен метод оптимизации зернового состава заполнителя, суть которого заключается в разделении всей его массы на три фракции по крупности (крупная, средняя и мелкая) с последующей математической обработкой результатов эксперимента. Эти три фракции различаются друг от друга во размерам: диаметр частиц кавдой послодуюц&й фракции, согласно выводам П.И.Боженова, должен составлять 0,226 от диаметра частиц предыдущей.

Используя симплекс-метод математического планирования эксперимента, по полученным экспериментальные данным составляются уравнения регрессии, выражапдие зависимость изменения механической прочности ог; фракционного состава заполнителя. Графически оти уравнения изображаются на симплекс-диаграммах "состав-свойство" в видо шолинкй, отоекающих на площади каждой диаграммы участки (по;.л. о различными по значениям прочностниыи величина-

ми. Определив поло с наивысшими значениями прочности п найдя на диаграмме координаты точки естественного зернового состава, судят о том, является лп данный состав оптимальным, л если нет - каким образом его сптидшровать.

В качестве примера, в работе были оценены гранулометрические составы отсевов дроблешш сланцев п кварцевых порфиров.

Согласно экспериментальных даншс: п последугр;о.1 математической обработки, прочностше свойства сбразцоб с;:э автокла-вирования имели зависимость от грансостава указанных пород, описываемую полиномом третьего порядка для трехксгшонеитшх систем. Для сланцев уравнение регресспн выглядя? оледушцш образом:

У я 12,4X2-1-23,5X3+16,65X^-0,55X^+17,55X3X3--10,8Х1Х2(Х1-Х2)+17,55Х1Хз(Х1-Х3)+35,1Х2Х3(Х2-Х3) --160,6Х1Х2Х3.

Для кварцевых порфиров:

У - 10,3X^21,3X2+20,5X3+16,2X^+4^X3+19,8X3X3--37, ВХ1Х2(Х1-Х2;+За, 6Х1Х3 (Х^Хд) +15, УбХ^ (Х2-Хз) + +52Х1Х2Х3.

У - значение механической прочности (Ша); 12; Х3 -

содержание крупной, средней а мелкой фракций соответственно (в долях единицы).

На рисунке 5 приведены диаграмма, отражающие зависимость иаханической прочности силикатных образцов от гранулометрического состава заполнителя. Изолиниями диаграмма рисунка 5(а) разбита на 5 полей, рисунка 5(6) - на 6. С возрастанием номера юля снижается значение прочности на определенную величину. ЬфроЯ I обозначены участки наивысшей прочности (зоны оптималь-юсти), точкой А - зстественные зерновые составы песков-запол-штелей.

Видно, что увеличение прочности образцов на сланцевом за-юлнителе идет от вершины Х2 к стороне Х^. Из этого оледует, но определяющим фактором в нарастании прочности является повы-1бние содержания средней и мелкой фракций. Точка А лежит на ■ранице полей 4 и 5 (рис. 5(а)), т.е. между двумя самыми низко-[рочлостныии зонаш, и чтобы перейти в поле I (т.е. в поле напасшей прочности), нужно существенную часть крупной фракции пе-

Диаграммы "состав-свойство" образцов на заполнителе из:

а) сланцев б) кварцевых порфиров,

Значения прочностных зон (Ша): 1 - более 20; 2 - 18...2Q; I - 28...30; 2 - 26...28;

3 - 16...18; 4 - 14...16; 3 - 24...26; 4 - 22...24;

5 - 12...14. 5 - 20...22; 6 - менее 20.

Рис. 5

ревести в среднюю и цепкую (произвести грубый пошл).

^ишграмма рис. Ь(с), составленная для кварцевых порфиров, фиксирует положение точки А в поле I, где прочностные значения ыиксш.:алыш. Следовательно, данный фракционный состав является ,оптимальным и в дальнейший корректировке не нуждается.

Следует отметить, что проддохешшй метод оптимизации примешь! для люоого вида мелкозернистого заполнителя при условии, что количество вяжущего в смеси постоянно. При этом выявлоно, что практически для всех мелкозернистых заполнителей, применяемых для изделий плотной структуры, выполняется слодуидая закономерность: оптимальны (или близки к оптимальности) такие гранулометрические составы, распределение прочностных зон которых на симплекс-диаграммах в порядке возрастания осуществляется от периферии к центру. Если se рост прочности по участкам диаграммы распределен от центра к периферии, то такой аерновоИ состав неоптиыален и нувдается в корректировке.

. При исследовании на долговечность было установлено, что автоклавные силикатные материалы на основе отходов горнорудного производства КМА имеют хорошие показатели по коррозионной стойкости. Ъ 'астности, отмечается их высокая устойчивость к разрушающему зсздейотвию углекислоты воздуха, что вызвано генетичес-

кими особенностями скальных вскрышных пород. При этом установлено, что образцы на заполнителе из кварцитопесчаников имеет самую высокую морозо- и жаростойкость. Это объясняется тем, что данная метаморфогенная порода сформировалась в условиях высоких температур и давления, что заложило основу высокой стойкости изделиям на их основе к резким температурным колебаниям.

С учетом полученных данных и разработанного метода оптимизации сырьевой смеси, новизна которого подтверждена авторским свидетельством, предложены состав и рекомендации по производству силикатного кирпича и ячеистого бетона с использованием в качестве сырьевых компонентов отходов горнорудного производства ЮЛА (табл. I). Полученные данные могут быть использованы для оценки сырьевых ресурсов метаморфогенных пород любых регионов. По результатам выполненной работы составлены технические условия на песок из отсевов дробления скальных вскрышных пород для получения автоклавных силикатных материалов. Замена части природного песка на отсев дробления кварцитопесчаников в условиях Х'убкинского завода силикатного кирпича позволила снизить энергозатраты на приготовление известково-песчаного вяжущего, улучшить формуемость массы, снизить прессовое давление и повысить марку силикатного кирпича, что дало экономический эффект от внедрения около 850 тыс.рублей (по ценам на продукцию марта 1992 года) за счет снижения себестоимости продукции.

Таблица I

Рекомендации по использованию отходов горнорудного производства КМА в технологии автоклавных силикатных материалов

>4sv. Компонент Порода4^ :Известково-.песчаное ;вяяуцее : Заполнитель для: :силикатного : ячеистого :кирпича : бетона

I : 2 : 3 : 4

Сланцы О О О

Сланцы выветрелые О о о

Диоритовые порфириты О о ©

Кварцптопесчаники О о о

Кварцевые порфиры О 0 • о

Окончание таблицы I

I : 2 : 3 : 4

Амфиболиты О © Ф

Хвосты ШС ^ О Ф Ф

Обозначения в таблице: О" рекомендуются; ф - не рекомендуются; ф - рекомендуются, но при частичной замене песка-заполнителя.

Причины, по которым нельзя рекомендовать породу для получения изделия или по которой ее можно использовать только как.добавку взамен части песка:

Сланцы выветрелые - низкая морозостойкость;

Диоритовые порфириты - снижение прочности;

Амфиболиты - при получении силикатного кирпича снижают морозостойкость, при получении ячеистого бетона полная замена снижает прочность;

Хвосты ШС - полная замена снижает морозостойкость силикатного кирпича и прочность ячеистого бетона.

основные вывода

1. Установлена более высокая реакционная способность метаморфического кварца по сравнению с кварцем других видов генезиса, что объясняется воздействием на минерал процессов метаморфизма.

2. На основе кинетических исследований установлен характер взаимодействия породообразующих минералов отходов горнорудных предприятий КЫА с СаО в гидротермальных условиях^ что позволяет на стадии изучения сырья прогнозировать параметры синтеза силикатных материалов и изделий.

3. Для производства силикатных стеновых материалов автоклавного синтеза предпочтительнее использовать отсев дробления магматических и метаморфических пород кислого и среднего составов. Критерием при выборе техногенного сырья для получения строительных материалов является его кислотность и дефектность кристаллической решетки минералов.

4. Впервые установлены рациональные области использования пород нижней части разреза коры выветривания сланцев и кварцито-^ песчан" •••■■я ШЛА для производства известково-кре^'-:: .'—-''яах вяжу-

щих. Дезинтеграция основных породообразующих минералов за счет геологических процессов способствовала снижению энергозатрат на помол и растворение в системе СаО - SiO^ - llfi.

5. В процессе подготовки сырьевой сыасл на помол песка из отходов горнорудного производства расходуется на 20...30^ меньше энергоносителя, что позволяет в конечном итоге снизить себестоимость продукции. Морфология зерен отсоза дробления а характер "их поверхности способствуют ускорению процессов растворения и сан-тезу новообразований.

6. Предложен метод оценки и оптимизации гранулометрического состава мелкозернистого заполнителя путем разделения всей массы последнего на три фракции и построения диаграммы "состав-свойство", используя симплекс-решетчатый метод математического планирования эксперимента.

7. Па основе предложенного метода выявлено, что наиболее близки к оптимальной гранулометрии такие зерновые составы, где 7 распределение прочностных зон в порядка возрастания значений механической прочности идет от периферии симплекс-диаграммы к

ее центру. При этом установлено, что наиболее оптимальный гран-состав образуется при дроблении пород гетерозернлстой структуры.

8. Использование отсева дроблешщ кварцитопесчаников позволило в производственных условиях улучшить зерновой состав заполнителя, снизить прессовое давление и повысить марку силикатного кирпича. Ориентировочный экономический эффект составил при этом более 850 тыс. рублей (в ценах марта I9S2 г.).

9. С учетом полученных данных и предложенного метода оптимизации сырьевой смеси, новизна которого подтверздена авторским свидетельством, предложен состав и рекомендации по производству силикатного кирпича и ячеистого бетона на основе отходов горнорудного производства. Полученные данные могут быть использованы для оценки сырьевых ресурсов метаморфогенных пород месторождений ЮЛА.

CIEICCK НАУЧНЫХ ТРУДОВ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТВ,IE ДИССЕРТАЦИИ

1. Терещенко А.П., Воронцов В.М., Кудеярова Н.П. Влияние этуодов обогасешш на свойства силикатных автоклавных образцов. f/Хлгл!Я и физико-хлмия строительных материалов. Сб. тр. ШСИ и БТИС.1. - ü., 1980. - С. 12-18.

2. Терощенко A.1I., Воронцов В.Ы. Влияние.добавок."отходов эбогашгшя железистых кварцитов КЛА на прочностные свойства сили-

каткого кирпича.//Совершенствование химической технологии строительных материалов. Сб. тр. ШСИ и БТИСМ. - М., 1981. - С. 127131.

3. Воронцов В.М. К возможности использования отходов дробления скальных попутно добываемых пород ЮДА при производстве автоклавных силикатных материалов. //Совершенствование производства строительных материалов и конструкций в центрально-черноземном районе. Тез. докл. н.-т. совещания. - Курск, 1984. -

С. 18-20.

4. Дейнека В.И., Воронцов В.М. Кинетика растворения силикатных материалов в щелочных растворах. // Сб. тр. МИСИ и БТИСМ. . - Ы., 1982. - С. 20-23.

5. Лесовик B.C., Белых В.И., Воронцов В.М. и др. Влияние петрографических особенностей скальных пород Лебединского месторождения на свойства продуктов их дробления. //Комплексное использование нерудного минерального сырья и побочных продуктов промышленности для производства строительных материалов. Сб. тр. ШСИ и БТИСМ. - M., 1985. - С. 37-47.

6. Лесовик B.C., Воронцов В.М., Володченко А.Н. Вскрышные породы КМА - сырье для автоклавных силикатных материалов.//Использование отходов, попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий. Охрана окружающей среды. /Информация ВНИИЭСМ: Промышленность строительных материалов. Серия П. - U., 1985. - Вып. 7. - С. 10-14. .

7. Воронцов В.М. Искусственные строительные конгломераты гидротермального синтеза на основе отсева дробления скальных вскрышных пород КМА. //Теория, производство и применение искусственных строительных конгломератов в водохозяйственном строительстве. Тез. докл. Всесоюзной н.-т. конференции. - Ташкент,

1985. - С. 227-228.

8. Володченко А.Н., Воронцов В.М. Влияние добавки пылевидной фракции, полученной при дроблении сланцев, на свойства автоклавных силикатных материалов. //Опзпко-химические основы производства строительных материалов. С<3. тр. ШСИ и БТИС.1. - М.,

1986. - С. 31-36.

9. Лесовик B.C., Воронцов В.М., Володченко А.Н. Сырьевая база строительных материалов автоклавного твердешш К.!А..//Ускорение науч. -технического прогресса в промышленности строительных материог. ib и стройиндустрии. Тез. докл. Всесоюзной конференции, - Белгород, 1987, ч. 5. - С. 35-36.

10. Лесовик B.C., Воронцов В.М., Володченко А.Н. Автоклавные силикатные материалы из отходов КМА.//Использование вторичных ресурсов и местных строительных материалов на предприятиях стройиндустрии. Тез. докл. и.-т. конф. - Челябинск, 1987. - С. 84-85.

11. Воронцов В.М. Использование трепела в качестве сырьо-вого компонента в технологии силикатного кирпича. //Фундаментальные исследования и ноше технологии в строительном материаловедении. -Тез. докл. Всесоюзной конференции. - Белгород, 1989, ч. 5. - С. 66.

12. Лесовик B.C., Никифорова Е.П., Воронцов В.М. Неавтоклавный газозолобетон для сельского строительства.//Разработка, исследование и внедрение материалов, конструкций и технологий для монолитного домостроения. Тез. докл. н.-т. конференции. -Брянск, I9S0. - С. 170.

13. Лесовик B.C., Воронцов В.М. Исследование влияния трепела на качественные характеристики силикатного кирпича. //Проо-лег'ы материаловедения и совершенствовашю технологии производства строительных изделий. Сб. научн. трудов. - Бонород, I9SG.

- С. 92-95.

14. Воронцов В.1J. Исследование кинетики гидротермального взаимодействия между оксидом кальция и ^породообразующими минералами скальных попутно добываемых пород W.1A. /Днмия высокотемпературных неметаллических материалов. Сб. научн. трудов. - Белгород, 1990. - С. 140-148.

15. Лесовик B.C., Грлдчин A.M., Воронцов В.Ы. Газосиликат из отсева дробления сяанц 1CJA. //Использование вторичных ресурсов и местных материалов в сельском строительстве. Материалы Всесоюзной н.-т. конференции. - Челябинск, 1991. - С. 48-49.

16. Лесовик B.C., Клекль Л.В., Воронцов В.М. Ячеистый бетон на основе энергосберегающего сырья. //Новые строительные композиты из природных и техногенных продуктов. Тез. докл. Межреспубликанского Семинара. - Калининград-Юрмала, IS9I. - С. 5758.

17. Лесовик B.C., Черна..,,. г«д Н.В., Воронцов В.М. и др. Ячеистые бетоны на основе отработа. их формовочных смесей литейного производства. Там же, с- С. !;-7.

18. Лесовик B.C., Никифорова Е.И., Воронцов В.М. Отходы вторичного обогаиешш железистых'кварцитов для производства гозосиликата. //Утилизация отходов в производстве строительных материалов. Тез. до'кл. - Пенза, 1992. - С. 4-5.

19. Ульянов A.A., Шесовпк B.C., Воронцов В.М. К влиянии состава и морфологии новообразований в системе СаО- Si02 -il^O ш свойства газосиликата. /Дез. докл. Международной н.-т. конференции "Ресурсосберегающие технологии строительных материалов, изделий и конструкций", ч. 2. - Белгород: "Безелица", 1993.

- С. 52.

20. Воронцов В.М., Лесовик B.C., Хархардин А.Н., Щокин Ю.( Метод оптимизации зернового состава заполнителя для автоклавны: оияикатных материалов. Там se, - С. 46-47. .

21. Лесовик B.C., Воронцов В.М., Хархардин А.Н. Оптимизация гранулометрического состава кремнеземистого заполнителя в сырьевой смеси для получения силикатного кирпича. (В печати).

22. Воронцов В.М., Лесовик B.C. К проблеме влияния генезп са кварца на свойства строительных материалов. (В печати).

23. А.о. 1716440 СССР, ЫКИ5 б Ol V 33/38 Способ определг ния оптимального количества вянущего при производстве автокяй! Iшх силикатных материалов //B.C.Лесовик, В.М.Воронцов, А.Н.Во-лодченко и др. - М827266/33, Заявя. 15.05.90; Опубл. 29.02.92 Бюл. #8 - 7 с.

БТИСМ, Зак. £ 451, та post 100 зкз.