автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Закладочные бесцементные твердеющие смеси на основе технологенного сырья

Киевокий ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьокой социалистической революции

¿п

/А'

На правах рукопиои

ТУЛЯЕВ Саулет Хабибуллаевач

УДК 666.946.61553.5

ЗАКЛАДОЧНЫЕ ЕЕСЦШЕНТНЫЕ ТВЕРДЕЩИВ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ

Специальность 05.17.11 - Технология силикатных и

тугоплавких неметаллических материалов

Автореферат

дисоертации на соиокание ученой степени доктора технических наук

КИЕВ - 1989

Работа выполнена на кафедра химии Рудненского индустриального института.

Официальнье оппоненты: лауреат Государственной преши СССР, доктор химических наук, профессор РАТИНОВ В.Б.

доктор технических наук,профессор PAJIK0 A.B.

доктор технических наук, профессор РУНОВА P.S.

Ведущее предприятие: Соколовско-Сарбайское горнообогатитель-ноэ производственное объединение Мя- . нистерства металлургии СССР

Зашита диссертации состоится " __1990 г.

в 14 час.30 мин на заседании специализированного совета Д 068.14.06 при Киевском политехническом институте по адресу: 252056, Киев-56, проспект Победы, 37, КПП, корпус № 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " " _1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, /&r>Aл^■J

доцент -в.Я.Круглицкая

АННОТАЦИЯ

Цель работы - разработка научных основ гидрагадиошюго легирования твердеющих смесей, создание и промышленное освоение ресурсосберегающих технологий закладки подземных выработок о использованием промышленных отходов.

В диссертации решены следующие основные задачи.

Получены новые данные о процессах гидратации и структурообра-зования твердеющих смесей для закладки подземных выработок. Разработан и научно обоснован принцип гвдратационного легирования твердеющих смесей. Изучены особенности развития процессов гидратации легированных твердеющих смесей с дифференциацией по отдельным стадиям их структурообразования. Установлены механизм контактных взаимодействий и общие закономерности "состав-свойство" легированных твердеющих смесей. Выявлены особенности минералообразования в двухкомпонентных сырьевых смесях на основе известняка и хвостов магнитного обогащения железных руд, оптимальные составы и технологические параметры производства бесцементного активизатора твердения.

Оптимизированы составы твердеющих смесей и разработаны различные варианты новых ресурсосберегающих технологии закладки подземных выработок о использованием промышленных отходов.

Автор защищает:

- физико-химические аспекты гвдратационного легирования твердеющих смесей;

- научные основы новых ресурсосберегающих технологий закладки подземных выработок с использованием промышленных отходов;

- технологию безобжигового получения легированных твердеющих смесей;

- технологию получения и применения бесцемзнтных легированных твердеющих смесей;

- опытно-промышленное опробирование результатов научных и экспериментальных исследований и широкое внедрение новых ресурсосберегающих технологии подземной добычи полезных ископаемых о закладкой выработанных пространств;

- технико-экономическую эффективность новых ресурсосберегающих технологий.

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1985-1990 годы и на период до 2000 года предусматривается усиление работ по экономии и рациональному использованию сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов, указывается на необходимость создания химико-технологических процессов получения новых веществ и материалов о заданными свойствами, а также научных основ технологии комплексного использования сырья и промышленных отходов.

Разработка ресурсосберегающих технологий подземной добычи полезных ископаемых с закладкой выработанных пространств - одна из центральных проблем в горнодобывающей промышленности. Она имеет чрезвычайно важное народно-хозяйственное значение и приобретает особую актуальность в связи с ростом топливно-энергитических и материальных затрат на производство портландцемента, уровень использования которого на рудниках страны достиг 3 шш т в год и возрастает на 7...10$ ежегодно.

В решении указанных проблем фундаментальное значение приобретает физико-химическая механика вяжущих материалов. До последнего времени в отечественной и зарубежной литературе отсутствуют исследования процессов формирования дисперсных структур твердеющих смесей для закладки подземных выработок, не сформулированы общие принципы и не созданы научные основы направленного регулирования прочностных и деформационных свойств искусственных массивов. На сегодняшний день нет научно обоснованных и, что особенно ваяно, реализуемых на практике ресурсосберегающих технических решений.

Данная работа посвящена разработке теоретических основ гидра-тационного легирования твердеющих смесей, созданию и промышленному освоении ресурсосберегающих технологий закладки подземных выработок о использованием техногенных продуктов.

Работа проводилась в соответствии с программой "Разработка и опытно-промышленные испытания новых бесцементных технологий ведения закладочных работ на СИР ССГП0", утвержденной приказом Главру-ды Минметаллургии СССР (шифр темы 01.86. 0127780.)

Научная новизна работы. Разработаны научные основы регулирования свойств твердеющих смесей путем гвдратационного легирования их состава и структуры. Впервые установлены основные закономерности кинетики структурообразования твердеющих смесей и роль легирующей карбонатной добавки в формировании их структуры и свойств. На

основании результатов, о использованием комплекса современных методов исследований показано, что эффект гвдратационного легирования связан с улучшением структуры контактных зон и"формированием пэр-коляционной бездефектной матрицы.

Разработаны оптимальные составы и определены условия получения ресурсосберегающих технологии производства- легированных твердеющих смесей. Разработанни математические модели, позволяющие прогнозировать свойства и определять пути управления напряженным состоянием и устойчивостью обнажений искусственного массива в конкретных горногеологических и горнотехнических условиях.

Определены особенности минералообразования при обжига двух-компонентных сырьевых смесей на основа известняка и отходов магнитного обогащения железных руд, заключающиеся в снижении температуры декарбонизации на 20...25° С и ускорении процессов на стадии твердофазного спекания под влиянием продуктов разложения пирита, более интенсивном протекании жидкофазных реакций на завершающих стадиях обжига за счет раннего появления высокоактивного расплава. Установлены оптимальные составы, условия синтеза и технологические параметры производства бесцементного активизатора твердения.

Установлены механизм контактных взаимодействий, общие закономерности формирования и развития коагуляционно-тиксотропных структур в бесцементных легированных твердеющих смесях. Показано, что сразу после затворения дисперсии достигается максимальный уровень гидролитического расщепления шлакового стекла - основного вяжущего закладочной смеси с формированием бездефектной перколяционной периодической коллоидной структуры во всем объеме бесцемаитной сиотемы. По сравнению с закладочными смесями на основа портландцемента в бесцементных легированных твердеющих дисперсиях значительно ускоряются процессы гидратации и структурообразования.'

Дано теоретическое и экспериментальное обоснование принципов гидратационного легирования твердеющих смесей как научной базы для разработки новых ресурсосберегающих технологий закладки о использованием многотоннажных отходов обогащения железных руд.

Практическая ценность работы. Па основании выдвинутых научных положений разработаны различные варианты новых ресурсосберегающих технологий закладки подземных выработок с использованием промышленных отходов (а.с. № 1476157 и 1477711).

Экономическая эффективность внедрения новых технологий закладки только по Соколовскому подземному руднику ССГГ10 Мшшеталлур-гии СССР составляет более 800 тыс.рублей.

■Большое экологическое и экономическое значение имеет бесцементная технология закладки, основанная на использовании хвостов магнитного обогащения железных руд. Это открывает перспективы практического использования и утилизации промышленных отходов.

Основные положения работы используются Институтом горного дела и . Уралгипроруда Ыинметаллургии СССР при проектировании закладочных комплексов шахт "Молодежная" и "Центральная" Донского ГОКа.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Республиканской конференции молодых ученых "Проблемы повышения эффективности производительных сил Казахстана на период до 2000 года" (Алма-Ата, 1984), Всесоюзной научно-технической конференции "Теория, производство и применение искусственных строительных конгломератов в водохозяйственном строительстве" (Ташкент, 1985), Республиканской конференции "Физико-химическая механика и вибрационные методы на службе технического прогресса" (Одесса, IS87), Международной научно-технической конференции по новым строительным материалам (Болгария, 1986 и 1989), Всесоюзном координационном научно-практическом совещании "Пути использования вторичных ресурсов для производства строительных материалов и изделий" (Чимкент, 1986), Республиканской конференции "Проблемы и перспективы ускорения комплексного развития производительных сил Кустанай-ской области" (Кустанай, 1986), научной сессии АН СССР и АН УССР .... по. коллоидной химии и физико-химической механике,"Дисперсные минералы Закарпатья и научно-технический прогреоо" (Ужгород, 1988), ХУ Международной конференции силикатной промышленности и науки о силикатах "Силиконф-89" (Венгрия, 1989), заседании секции добычи и обогащения руд НТС МЧМ СССР "Повышение эффективности подземной добычи железных руд" (Таштагол, 1989). Разработки автора включены в нормативные документы ТУ 310-16-87, ТУ 310-17-58 и "Технологическая инструкция по производству закладочных работ на Соколовском подземном руднике ССГПО", имеющих силу закона.

Публикации. По результатам исследований, изложенных в диссертации, опубликовано более 30 работ, в том числе 2 авторских свидетельства и одно положительное решение на изобретение.

Объем работы. Диссертация содержит введение, четыре главы, общие выводы, список используемой литературы (374 наименования) и приложения; общий объем - 348 страниц машинописного текста, в том числе, 68 риоунков, 49 таблиц ;. 41 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Разработка научных основ технологии получения материалов о заданными свойствами - одна из ваинейших задач современной наукп ■ и технологии.

Советским ученым П.А.Ребяндеру, А.А.Байкову, Н.В.Белову, И.Н. Ахвердову, П.П.Еудникову, Ю.М.Бутту, П.И.Бояепову, В.И.Бабушкину, А.В.Волженскоцу, И.П.Выродову, Г.И.Горчакову, Ф.Л.Глекаль, В.Д. ГлухоЕскому, И.М.Грушко, И.Г.Гранковскому, Г.Д.Диброву, И.Ф.Ефремову, В.Д.Нуравлеву, В.А.Кннду, Т.В.Кузнецовой, И.В.Кравченко, Н.Н.Круглицкому, П.Г.Комохову, И.Г.Лугининой, 0. И. Лукьяновой, Ю.С. Меланину, О.П.Мчедлову-Потросяну, С.А.Миронову, Н.В.МихаЁлову, С.Д.Окорокову, Ф.Д.Овчарвнко, А.А.Пащенко, А.Ф.Полаку, В.Б.Ратино-ву, И.А.Рыбьеву, М.М.Сычеву, М.И.Стрелкову, В.В.Тимашеву, Н.А.То-ропову, Н.Б.Урьеву, Е.Д.Щукину и их многочисленным ученикам и сотрудникам принадлежит ведущая роль в развитии теории твердения, физико-химическим исследованиям происходящих при гидратации процессов, термодинамике, кристаллохимии вяжущих веществ и продуктов иг гидратации.

Однако в отечественной и зарубежной литература отсутствуют комплексные исследования процессов формирования дисперсных структур твердеющих смесей для закладга подземных выработок, не сформулированы общие принципы и не созданы научные основы направленного регулирования прочностных и деформационных свойств искусственных массивов.

Исследования и разработка составов закладочных смесей проводятся эмпирически, успешно решаются отдельные узкие вопросы, рекомендации носят рецептурный характер без учета состава и структуры используемых материалов. Полностью отсутствуют исследования канатики образования гидратных фаз, их состава, морфологии и микроструктуры, поверхностных явлений. Не раскрыт молекулярный механизм контактных взаимодействий на различных стадиях структурообразовашш.

В отечественной литературе отсутствуют работы, раокрывакхдиа взаимосвязь деформационных овойств искусственных маосивов от состава твердевших смесей.

Многолетний опыт работы рудников страны однозначно свидетельствует о том, что технико-экономическая эффективность технологии подземной добычи о закладкой главным образом определяется сырьевой базой разрабатываемых месторождений. Причем потенциальные ресурон вяжущих, заложенные в составах твердеющих смесей, практически ио-

г-у-гн

б

Таблица I

Химический состав использованных материалов

| Содержание основных оксвдов, % по шаоов

Компоненты !---- Т !--Т Т Т Т Т I Т ! Т I

| 5Ю2 ;Ае205 |Ре203| РеО {СаО | МдО | ТЮ2 | Б03 |МпО| Р205 | Л/20 \ К20 | п.п.п.

известняки ~

кзыл-жарский 0,91 0,49 0,48 - 52,59 2,42 0,04 0,25 - 0,016 0,20 0,11 42,07

агаговский 0,54 0,01 0,23 0,14 50,96 3,55 0,05 - 0,01 0,03 0,11 0,03 43,38

хвосты обогащения железных руд

хвосты ШС 37,80 9,45 14,59 5,50 14,76 6,82 0,43 13,67*0,35 0,71 1,37 0,80 6,43

хвосты ШС 43,65 13,92 - 7,94 5,56 12,85 5,47 0,68 2,81*0,37 0,25 2,60 1,19 4,40

доменный гранулированный шлак

челябинский 38,64 11,66 2,20 - 34,25 10,26 0,48 0,56 0,97 М0=0,88; Ма=0,30; 1^= 1,44 орско-хали-

ловсний 31,00 24,00 3,10 - 37,41 4,17 - - 0,42 Мо=0,75; Ма=0,77; 1^= 2,08

ж - сера сульфидная в пересчете на

черпаны. С учетом этого методологическую основу данной работы составляет разработка и научное обоснование принципа гидратационного легирования структурной составляющей твердеющих смесей. В овете основных представлений физико-химической механики вяжущих материалов в основу рабочей гипотезы создания научных основ ресурсосберегающих технологий закладки подземных выработок положены закономерности управления процессами формирования дисперсных структур,, а следовательно свойствами материала, путем введения небольших количеств высокодиспарсных минеральных легирующих добавок.

В качеотве исходных материалов в работе использованы киалые доменные гранулированные шлаки Урала, хвосты магнитного обогащения железных руд Соколовско-Сарбайского горнообогатительного производственного объединения (ССГПО), известняки Кзыл-Нарского и Агапово-кого месторождений (табл.1).

Минералогическую основу хвостов магнитного обогащения железных руд образуют (мае,%): кальциевые силикаты алюминия, железа, магния (60...80), хлораты (7...10), кальцит (5...7), пирит (2,5... 11,2), магнетит (3...4), кварц (2...Б). По содержанию кремнезема и других оксидов хвосты магнитного обогащения откосятся к основным породам и характеризуются содержанием следующих примесей, мае. $1 0,43...0,68 М02 } 0,35...0,38 MnO ; 0,04...0,03 Чг°5 ' °»02" .0,07 Ои ; 0.008...О,011 N1 ; 0,25...О,71 Р20д.

С целью физико-химического обоснования выдвинутых в работе иаучню*- положений детально.исследованы процессы формирования дисперсных структур как известных составов закладочных смесей, так и разработанных легированных твердеющих смесей.

На основании количественных реологических определений упругих характеристик закладочных смесей впервые получены полные кривые . кинетики структурообразования во всем процесса твердения,' начиная от момента затворения дисперсий (рис.1).

Сразу после затворения исходной дисперсии фиксируется резкий рост амплитуды резонанса Арез, свидетельствующий о значительном увеличении дисперсности системы. Первые минуты после затворения (0...5 мин) характеризуются высокой скоростью взаимодействия дисперсии о водой (кривая д Р). В течении первых 10 мин (проба I) новообразованиями связывается 65,9$ от общего количества воды дисперсии, твердевшей в течении 24 ч. На ИК спектре отмечается увеличение интенсивности полосы в области 3400 см~^. Резкое увеличение мзяфазной поверхнооти и повышение отепени ее гидрокоилирования при-

Г

7

Исследование начальных стадий гидратации и структурообразования твердеющих смесей на основе цементного активизатора

10

^50.

Ъ-Гс^30'

<1 <40.

М

го* 55;

о-

9-

5-

1-

зо 70 но 150190 т г, мин

0-7 номера препарата, отобранных соответственно характерным точкам на кинетической кривой структурообразования

«сю 5000 т да адо |),см~

и)рез.~ частота резонанса, Гц; Арвз- амшштуда резонанса, тУ ; лР - степень гидратации ( потери массы образцов при1, нагреве до Ю00°С ); 1-3 - относительные потери кассы в интервале характеристических температур: I1 -2Я...120°С, 120...500°С, з'- 500...800°С

Рис; I

водит к иммобилизации и структурированию жидкой фазы в окрестности частиц, обусловливая снижение еа химической активности.

Хорошо выраженные на термограмме эндоэффекты при П6°С и 280-300°С свидетельствуют об образовании в системе слабозакриоталлизо-ванных гидросиликатов кальция и появлении свободных радикалов [зю/-.

С накоплением продуктов гидролитической диспергации шлаковых зерен и по мера развитая гадратных оболочек и их ассоциирования создаются стесненные условия по М.М.Сычеву и образуется вторичная коллоидная структура (участок 1...2). О доминирующем развитии агре-гационных процессов и уплотнении системы свидетельствует интенсивное снижение Араз. Уменьшение потерь массы (на 10,3$) для препарата 2 по сравнению с препаратом I свидетельствует о том, что данному моменту соответствует снижение количества связанной гидратами воды. Высвобождение вследствии синерезиса ранее иммобилизованной воды обусловливает в конце первой стадии (через 34 мин) характерное уменьшение резонанса чаототы, свидетельствующее о снижении упругих свойств и разжижении системы.

Уменьшение характеристических температур на тармограмме препарата 3 от 141 до Ю0°С и от 660 до 620°С свидетельствует об ослаблении энергии связи воды в гидратах в интервала 2...3. Снижение степени гидроксилирования частичек дисперсии, фиксируемой на ИК -спектрах в области 3400 см-1, указывает на развитие в расматривае-мом интервале процессов внутричастичной поликонденоации 31-ОН -групп. Уменьшение количества 01Г-групп на повзрхности гидратов вызывает перестройку сольватных слоев о переходом части физически адсорбированной воды в свободное состояние. Увеличение энтропийной составляющей жидкой фазы обусловливает повышение аа химической активности и ускорение процессов гидратации, что подтверждается ходом кривой дР и ростом упругих свойств ( и)реу) системы. Одновременно набладается рост диоперсности системы.

Последующее на участке 3...4 увеличение степени гидроксилирования приводит к вторичному замедлению процеосов гидратации о высвобождением части (11$) ранее связанной воды.

Процесс твердения системы в интервале 4...6 характеризуется медленным изменением частоты резонанса. В этот период отмечаются циклические колебания амплитуды резонанса, указывающие на многократную перестройку отруктуры твердеющей смэси. В интервале 5...6 доминируют агрэгационнив процессы, что фиксируется интенсивным умень-

з-ч-гн

9

шением амплитуды резонанса. В конца этого периода процессы конденсации новообразований достигают максимального развития. Для препарата 6 по сравнению с 5 фиксируется увеличение потери массы на 18,6 %. Данному моменту соответствует повышение энергии связи воды в • гидратах, о чем свидетельствует увеличение характеристических температур на термограмма (с 118 до 140°С, с 665 до 693°0 и с 728 до 783°С).

Дальнейший процесс твердения (интервал 6...7) характеризуется снижением упругих свойств твердеющей смеси и увеличением дисперсности системы. Скорость связывания воды несколько замедляется, на данном этапа твердения достигается критическая степень гидро-ксилирования частичек дисперсии.

Установлен циклический характер изменения относительного количества различных форм связанной воды, определяемой по потерям массы препарата в интервалах характеристических температур, фиксируемых на кривых ДТА. Процесс агрегации частичек дисперсии, развивающийся на участке I...2 сопровождается увеличением доли связанной воды, которая высвобовдается при нагреве в интервалах 20...120 и 120...500°С, и снижением таковой, относящейся к характеристическо-. му интервалу 500...800°С. На участке 2...3 хорошо выражен процесс восстановления степени оводненности новообразований различными формами связанной воды, наблюдавшийся до перестройки структуры.

В период I...3 в твердеющей системе не наблюдается заметных фазовых переходов гидратов, что подтверждается результатами дифференциального тэрмогравиметрического анализов: относительные потери массы проб I и 3 в указанных интервалах характеристических температур практически одинаковы. На данном этапе фиксируются фазовые переходы второго рода - переходы, связанные с изменением энтропийной составляющей периодической коллоидной структуры. На участке 3...7 процессы развиваются в качественно новых условиях с изменением форм гидратов.

Таким образом, установленные закономерности образования и развития дисперсных структур твердевдих смесей для закладки подземных выработок хорошо согласуются с основными положениями теории гидра-тационного структурообразованая вяжущих веществ. Твердеющие закладочные смеси расширяют круг объектов, к которым применима концепция постадийного формирования конечной структуры материала.

В твердеющих смесях наибе .ее слабое место - граница, проходящая в нескольких десятых долях микрона от поверхности раздела вя-

жущее тэото - заполнитель. Наиболее эффективный путь существенного усиления контактных зон и, следовательно, улучшения свойств искусственного массива - направленное изменение их состава и структуры путем рведения легирующих минеральных добавок.

На основании поисковых исследований и анализа априорной информации в качестве легирующей добавка использовали тонкомолотый известняк. Результаты изменения физико-механических свойств, приведенные в табл.2, однозначно свидетельствуют о том, что в изучаемых системах карбонат кальция не является инертной добавкой. Установлено, что легированные твердеющие смеои по прочности на только не уступают, но значительно превосходят контрольные бездобавочные составы закладки. Введение добавки известняка значительно улучшает вяжущие свойства твердеющих смесей.

Таблица 2

Физико-механические свойства легированных твердеющих смесей

№ ! Состав твердеющих смеоей, _кг/м3_ _зшиа£Щ______ ¡Предел прочности образ-Шов закладки, МПа, через _ 2У1.___________

ц/п !гран-^шлак -¡цемент! |ПЦ 400| известь известняк песок | 28 | 60 120

I 450 45,0 _ _ 1200 1,96 2,89 4,28

2 450 22,5 22,5 1200 1,88 3,82 6,36

3 450 13,5 . 31,5 1200 2,33 5,76 10,53

4 450 - 45,0 1200 1,80 2,47 3,38

5 450 - 22,5 22,5 1200 1,95 2,89 3,67

6 450 - 13,5 31,5 1200 2,17 3,61 4,37

Гидратационное легирование твердеющих смесей, получившее экспериментальное подтверждение, в первую очередь обусловлено струк-турно-кристаллохимическим соответствием параметров решетки гидрат-ных новообразований ( сэн , с2зн2 , тоберморита, эттрингита,Са(0Н)2, СдАНд) и карбонатной добавки. Усиление контактных зон связано о увеличением доли эпитаксиальных связей химического характера между гвдратными продуктами и частичками карбонатной добавки. Этому, способствуют гидрофильные свойства дисперсий кальцита. Большая теплота смачивания ( 0,48 Дчс/м2 ), данные Я1ЛР и определения электропроводности указывают на возможность химического взаимодействия воды с

3"

II

поверхностью кальцита по схеме:

СаСОо + НоО = Са2+ +■ ОН" + НС0Ч~ (поп) г d

Такую схему гидролиза подтверждают результаты потенциометричеокого

титрования, рН в модельных системах достигает 9,5. Образование на

частичках карбонатной добавки аморфного каталитически активного

слоя за счет гидролитического расщепления поверхностных молекул по

указанной схеме активизирует процессы кристаллизации из раствора и

способствует формированию эпитаксиалыю связанных гидратных фаз.

Особенности процессов гидратации легированной твердеющей смеси хорошо отралатоя на кинетике образования дисперсной структуры (рис.2). Введение добавки известняка значительно замедляет процесс формирования каркаса вторичной коагуляционной структуры: если в твердеющей смеси на основе цементного активизатора конец I стадии фиксируется через 34 шн, то в легированной дисперсии - через 85 мин.

Деструктивные процессы, развивающиеся на первой стадии струк-турообразования, когда система способна к устранению образующихся дефектов, играют положительную роль. С одной стороны, обеспечивается релаксация внутренних напряжений, о другой - в системе поддерживается необходимое количество химически активной деструктурирован-ной воды.

После образования вторичной коллоидной структуры наблямается рост упругих свойств системы. Резкие колебания Араз относительно их среднего уровня, хорошо выраженные на П стадии структурообразо-вания, свидетельствуют о неустойчивости твердеющей системы. Небольшая (70 мин), по сравнению с дисперсией на основе цементного активизатора твердения (120 мин), длительность второй стадии структу-рообразоваиия и малый разброс показателей Ар83 обусловливает формирование более совершенной и упорядоченной матрицы, на основе которой развивается ковденсационно-кристаллизационная структура, что хорошо подтверждается увеличением в дальнейшем упругих свойств системы.

В легированной твердеющей смеси диспергационныа процессы шлакового стекла протекают более интенсивно. Об этом свидетельствуют возросшие, по сравнению с дисперсией на основе цементного активизатора (от 5 до 30 mv ), абсолютные значения амгоштуды резонанса (от 5 до 125mV ) и сравнительна данные диопарсного анализа. Анализ гистограмм распределения по размерам частичек показывает увеличение содержания фракции 0...5 мкм и 5...10 мкм, значительно снижа-

Ч

I

генетические кривыа структурообразования легированной твердеющей смеси

гистограммы распределения частичек по размерам гидратированных дисперсий

> Е £ 1 1

еС о_ Л" 1

«а: о. -з Л Ри А 1 'Аре з "1 / 1 1

80- 500. 4

60- N

40- т- 42 1 1

20- 1

300.

20 60 юот 180 г, мин

<2345

1 2 3 4 5

о - на основе цементного активизатора твердения через 135 мен твердения,

6 - легированная закладочная смесь через 100 мин твердения,

размер частичек, мкм : I - 0-5, 2 - 5-10, 3 - 10-20, 4 - 20-50, 5 - 50-100

Рис. 2

ется доля крупных частичек (20...50 им).

Таким образом, формирование парколяционной бездефектной матрицы и образование упрочненных контактных зон обусловливают высокую прочность закладки на основе легированных твердеющих смесей.

Исследование структурно-реологических свойств легированных твердеющих смесей в условно статической и динамической области течения позволяет раскрыть молекулярный механизм контактных взаимодействий в изучаемых системах (рис.3).

Структурно-реологические свойства легированных твердеющих швеей

с:

1,5

1,0.

0,5

о га с:

ю [= см <£=

X Е зоо

б.

5 - 200

4 .

3 -

2 . 100"

рд чЬ

23 25 27 И,Я Рис.3.

Если пластическая прочность в области малых концентраций дисперсной фазы изменяется незначительно и, при превышеши критической влажности, резко возрастает, что указывает на формирование при этом переходе объемной структурной сетки, то концентрационная зависимость реологических показателей бингамовской области-течения во всей исследуемой области носит линейный характер.

Применение перколяционных методов позволяет установить физический емнол полученных закономерностей. Сразу после затворения легированных твердеющих смесей наступает критический порог парколя-ции - во воем объеме системы образуется бесконечный клаотер контактирующих частиц. При критической концентрации структурообразования (ККС), фиксируемой на концентрационной зависимости рщ проиохо-

дит изменение механизма контактных взаимодействий: наблюдается переход частиц из дальнего энергетического минимума о их фиксацией . на расстоянии ближней коагуляции. В бингамовской области течения в системе создается такое динамическое состояние, при котором нивелируются различия энергии контактных взаимодействий частиц, реализуемых в положении дальней и ближней коагуляции, следствием чего является линейная зависимость реологических показателей от объемной концентрации дисперсной фазы.

Снижение расхода воды затворения без ухудшения подвижности твердеющих смесей - одна из важнейших задач в технологии подземной, добычи с закладкой. Наиболее эффективный путь решения данной задачи - использование ПАВ. В качестве ПАВ в работе использованы пластифицирующие (лигносульфат натрия и ЛСТМ) и гидрофобизующие (ГКЖ-10 и II) реагенты.

Введение ПАВ изменяет молекулярную природу поверхности чао-ткц, что положительно сказывается на реологических свойствах легированных твердеющих смесей. На останавливаясь подробно на анализе динамических свойств, а принимая во внимание общий характер изменения величин, дающих количественную оценку коагуляционных структур, отметим следующее. Наибольший эффект пластифицирующего действия наблюдается при 0,05..0,10^-ном содержании ПАВ. Подобная закономерность действия ПАВ проявляется в симбатной зависимости о кол-лоидно-хшическими их свойствами: в концентрационной области 0,05 ...0,10$! ПАВ находятся в,раствора в молекулярном состоянии и характеризуются наибольшей адсорбционной активностью. Последующее повышение количества ПАВ приводит к мицеллообразованию - в объеме раот-вора образуются ассоциаты, которые, в противоположность изолированным молекулам, на обладают залетной поверхностной активностью.

Формирование, при оптимальных концентрациях реагентов, на границе раздела фаз мощного адсорбционно-сольватного слоя молекул ПАВ приводит к блокировке центров коагуляции гетерогенно-мозаичной поверхности частиц и значительному снижению энергии контактных взаимодействий. Условно динамический предел текучести в 2,0...2,5 раза уменьшается по сравнению с показателем исходной бездобавочной системы.

Оптимальные количества ПАВ позволяют, без ухудшения подвижности смзси, на 4,9..,10,6% снизить расход воды затворения и на 12,6...25,2% повышают прочность образцов модифицированной легированной закладки.

В настоящее время подбор составов твердеющих смесей проводится исключительно по прочностным характеристикам без учета основных достижений геомеханики. Со становлением экспериментально-аналитических методов геомеханики фундаментальное значение преобретает направленно, основанное на разработке составов твердеющих смесей о учетом напряженно-деформированного состояния искусственного маоои-ва.

Разработка математических моделей, описывающих совместное влияние основных технологических факторов на прочностные и деформационные свойства легированных закладок, проводилась с привлечением методов математического планирования и обработки экспериментальных данных. В качестве параметров оптимизации выбраны предел прочности, модуль продольной упругости и коэффициент поперечной деформации образцов закладки в различные сроки твердения.

В соответствии о полной матрицей композиционного плана четы-рехфакторного эксперимента получены уравнения регрессии, адекватно описывающие область экспериментирования.

Не останавливаясь подробно на анализе геометрической интерпретации полученных моделей (рис. 4), а принимая во внимание общий характер изменения величин, дающих количественную оценку изучаемых свойств от состава твердеющих смесей, можно отметить следующее. По деформационным характеристикам закладка на основе легированных твердеющих смесей охватывает весь диапазон колебаний изучаемых свойств горных пород разрабатываемых месторождений страны. Полученные закономерности позволяют вести научно-обоснованный подбор твердеющих смесей для получения искусственных массивов о заданными прочностными и деформационным свойствам.

Технологические параметры легированных твердеющих смесей полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к смесям, транспортируемым в отработанные камеры по трубам в.самотечном режиме. Дифференцированные составы с 2,4 и 6 мае набором нормативной прочности характеризуются сроками схватывания, час-мин: начало 4-20.. .7-10, конец 8-25...11-40. Введение ПАВ замедляет начало и конец схватывания, не выходя за рамки требований технологии закладки.

Основные закономерности гидратационного легирования твердеющих смесей являются научной базой новых ресурсосберегающих технологий закладки о использованием промышленных отходов.

Промышленное внедрение технологии безобжигового приготовления легированных твердеющих смесей, принципиальная схема которой пред-

-Кривые равного выхода предела прочности на сжатие (а), модуля продольной упругости (б) г коэффициента поперечной деформации (в) образцов легированной закладки в 60 суточном возрасте твердения

1 —X, ■1500 1? /

о см \ щ И1

\ 150 700 т, ' 4ОТ 450 Х(

"■Ь 0,5 0 -0,5 к 1X0 1,0/

-1,0 / 1250 >ж-- / 7

\ У /-V /20М

Расход доменного гранулированного шлака, кг/и3

%2 - соотношение компонентов цементно-карбонатного активизатора твердения, Хд - относительное содержание частиц карбонатной легирующей добавки .-ял. 0,074 т '

Бис. 4

Схема технологии безобяягового производства легированных твердеющих смесей

Рис. 5

ставлена на рис.5, не требует дополнительных капитальных.затрат. Простота и технологичность данного решения - о одной стороны, распространенность и масштабность запасов карбонатных пород в стране - о другой, является основным достоинством технологии безобжигового производства легированных твердеющих смесей.

Промышленные испытания кернов искусственных массивов различного срока твердения подтвердили высокую эффективность составов . легированных твердеющих смесей. Новая безобжиговая технология закладки, внедренная на Соке .овском подземном руднике ССГПО Минметал-лургии СССР, позволила снизить до 70$ расход цемента и, только за счет экономии материалов, до 1В% себестоимость I м3 твердеющей смеси.

За рубежом интенсивно ведутся исследования по разработке технологии получения цемента для закладочных работ с тал называемым структурным направлением, т.е. функционально способного создавать такую структуру закладки, которая обеспечивала бы надежную устойчивость при воздействии горного давления.

Принцип гидратационного легирования позволяет с новых позиций подойти к разработке альтернативы цементу - получению басцементнкх легированных закладочных смесей на основе использования в качества активизатора твердения продуктов обжига специально подобраной сырьевой смеси.

Значительные запасы, сравнительно однородный химико-минералогический состав, более низкие температуры начала, и,особенно ■ окончания процесса плавления, примеоные компоненты в количествах,, способных оказывать минерализующее влияние на процессы обжига клинкера и легировать клинкерные минералы хвостов магнитного обо-' гащения железных руд послужили отправной точкой в разработке технологии получения и применения бесцементных легированных твердеющих смесей.

В качества объектов исследования выбраны сырьевые смеси о соотношением известняка, и хвостов магнитного обогащения железных руд от 80:20 до 60:40 то.%. Наличие легирующих примесей и близость температур диссоциации компонентов известняка и хвостов обогащения железных руд обеспечивают протекание процессов твердофазного'взаимодействия при более низкой температуре по сравнению о шихтами из традиционных сырьевых материалов.

С увеличением температуры до 1250°С в шихте состава 69:31 (КН = 0,83), происходит практически полное усвоение СаО. Благоприятное

соотноешние количеств (мас.#) м§о (6,73..,7,35), эо^ (3,18...3,95), в2о(1,28...1,53) и наличие примесей мпО, мо2 , У2с>5, сульфидов меди и никеля, ионов железа преимущественно октаэдрической координации обусловливает высокую подвижность расплава и обеспечивают формирование клинкерных минералов. Продукты обжжга, наряду с достаточно высокой гидравлической активностью (28-суточная прочность в малых образцах состава 1:0 составляет 73,1 МПа, через год возрастает до 117,0 МПа) хорошо активизируют процессы структурообразова-ния твердеющих смесей на основе кислых доменных гранулированных шлаков. Прочность бесцементных твердеющих смесей через 28 и 90 суток достигает, соответственно 8,0...10,0 и 12,0...14,6 МПа, значительно превышая таковые (соответственно 2,4...2,6 и 3,8...4,2Ша) состава с цементным активизатором твердения (кг/м3 закладки: 450 -- граншлак, 50 - ПЦ 400, 1200 - мелкий заполнитель).

Кинетика развития дисперсных структур бесцементных закладочных смесей подчиняется общим, закономерностям структурообразованил вяжущих веществ гидратационного твердения, изменяется лишь характер развития и продолжительность отадий.

С позиции физико-химической механики установлены особенности построения коагуяяционно-тиксотропнкх структур в бесцементных твердеющих смесях. В закладочных смесях на основе цементного активиза-тора твердения формируется неупорядоченная структура, компактные агрегаты чаотиц овязаны между собой коагуляционными цепочками, причем энергия контактных взаимодействий внутри агрегатов значительно превышает энергию связи между агрегатами. Формирование объемного структурного каркаса лимитируется числом агрегатов в единице объема системы. Механизм структурообразования во всем диапазоне концентрации дисперсной фазы остается неизменным. При повышении содержания твердой фазы происходит перестройка объемного каркаса с увеличением среднего координационного числа и формирование, при достижений области ККС,- пространственной сетки статической природы во всем объеме системы, т.е. в дисперсиях на основе цементного активи-затора твердения концентрационная зависимость Рш и ' является функцией числа агрегатов в объеме системы,

Формирование тиксотропных систем бесцементных твердеющих смесей определяется особенностями генетической истории элементов структуры. В бесцементных дисперсиях сразу после затворения достигается высокий уровень пересыщений (рис. 6, а,б). Смещение максимума кривых X и рН влево указывает на резкое ускорение процессов гид-

ролитического расщепления шлакового стекла, а последующий спад обусловлен образованием и поляризацией квазиструктурных мицелл, В системе сразу создаются стесненные условия по М.М.Сычеву, при которых становится возможным проявление сил различной природы, приводящих к когезии и адгезии, к формированию бесконечного кластера контактирующих частиц во воем объеме дисперсии, т.е. все частицы твердой фазы становятся элементами периодической коллоидной структуры с высокой степенью упорядоченности. Характер структурообразования нэ локальный, дисперсная система характеризуется изотропностью свойств и приобретает черты квазикристаллической решетки. Эта закономерность имеат место во всем интервале концентрации дисперсной фазы для всех составов исследуемых басцекантных твердеющих смасай и на зависит от природы основного вяжущего. При ККС,фиксируемых только на концентрационных зависимостях реологических показателей условно статической области течения (кривые Рт ), происходит изменение механизма контактных взаимодействий - дальняя агрегация сменяется ближней.

В бзсцементных твердеющих смесях кардинально меняются условач протекания гетерогенных процессов на мажфазных границах, существенно снижаются диффузионные препятствия и ускоряются процессы массо-переноса. Об этом свидетельствуют данные термохимических и электрофизических исследований (рис.6, в).

Анализ данных термохимических исследований позволяет дать следующую трактовку механизма эволюции процессов на границе раздела фаз в басцементных твердеющих смесях. Процессы гидролитического расщепления шлакового стекла, доминирующие в начальном периоде твердения дисперсии, реализуются как за счёт уменьшения внутренней энергии системы, так и за счёт теплоты' гидратации, т.е. в .индукционном периода взаимодействия на граница раздела фаз носят автокаталитический характер. Последующий резкий рост тепловыделения свидетельствует о преимущественном развитии гидратационных процессов, что полностью согласуется с представлениями П.А.Рабиндера и Ф.Д.Овча-ренко: резкое увеличйние лиофильных свойств системы связано с образованием в индукционном периоде болео гетерогенной системы с большим запасом поверхностной энергии. Антибатная закономерность ямаот место в термохимии закладочных омесей на основе цементного активи-затора твердения.

Результаты электрокинетических исследований показывают,-что вэ-личина £ дисперсной фазы бесцементной смеси на является величиной постоянной! неоднократно увеличивается и понижается, нэ доходя до

Кривые кинетики удельной проводимости (а), рН (б), тепловыделения и электрокинетического потенциала (в) твердеющих смесей

а -б в

.1 - закладка на основе цементного активизатора твердения, 2,3- баодемантная твердеющая смесь, 3 - электрокинетичаский потенциал

Рис. 6

значений, характеризующих изоэлектрическое состоите поверхности частичек. Волнообразность в изменении £ объясняется повышением растворимости первичных матастабильных гидратов, резким отторжением их о участков поверхности частиц шлака с ограниченным слоем жидкости в объем системы (результат действия осмотических сил).

На основании результатов исследований разработана технология полусухого способа получения активизаторов твердения бесцементных легированных твердещих смесей (рис.7). В новой технологии основными переделами являются процессы окомкования и обжига. Водно-физические свойства двухкомпонентных сырьевых шихт соответствуют требованиям процессов грануляции на окомкователях барабанного типа. Об этом свидетельствуют показатели коэффициента комкуемости (0,543.. .0,667), прочности сырых (0,10...О,15 Н/ок) и сухих (0,19...0,24 Н/ок) окатышей и их термостойкость (280..,300°С). Оптимальный гранулометрический состав с содержанием более 85% гранул фракции 12. ..14 мм обеспечивается при Ю.,.П$-ном увлажнении исходной сырьевой шихты. Снижение тонины помола алюмосиликатного компонента с минус 90% до минус 70$ кл.0,074 мм практически не ухудшает процессы кислотно-основного взаимодействия.

В технологии промышленного производства активизатора твердения бесцементных закладочных смесей на фабрика окомкования ССГПО в качестве донной и бортовой технологических постелей конвейерной обжиговой машины используется дробленный известняк фракции 10-6 им. Состав и структура продуктов промышленного обжига обеспечивают получение бесцементных легированных твердеющих смесей в технологии подземной добычи с закладкой.

В технологии подземной добычи полезных ископаемых с.закладкой выработанных пространств, в зависимости от горногвологичеашх условий месторождений, величина нормативной прочности и деформационных свойств, предъявляемой к искусственному массиву, колеблется в широких пределах. Разработка дифференцированных составов бесцементных легированных твердеющих смесей проводилась по трехфакторному плану, состоящему из 20 точек. В качестве параметров оптимизации выбраны предал прочности, модуль упругости и коэффициент поперечной деформации образцов закладки от I до 12 мае твердения. На основа получанных моделей разработаны диаграммы "состав-свойство", позволяющие прогнозировать свойства закладки на стадии проектирования, учитывая возможные изменения технологии отработки очистных камер в конкретных горногаологических и горнотехнических условиях.

Технологическая схема полусухого способа производства ак-тявизаторов твердения бесцеглантных закладочных смосой

Известняк

3-4$

кр. 0-100 мл

.'посты обогащения

УЯ.ТСЗНГ'У ПУЛ

V = 1-й» Ь.Пм 86

Дроблен:* о

-70$ 0-5 мм

Язмольченпз с подсуш-о?

выхода гл. 0,08 мм Еупксэояаиие

Иемздт.чсшю о лодоушкой

«Г =0,1$ -91$

0,074' ил Бункерование

\

д.

й

Раздельное дозирование дозаторами типа ",1Щ"

9,5 т/час на 3 технологические нитки

Смешивание в двухвальном "шоковом смесителе ^•дополнительная вода

21,8 т/час на 3 технологические нитки

Ококкопапяа Грохочонке

9-0 ил

+а ш

Укладка на извещу

30-40 т/час |

Обзвг ( * ^ 1250-1300°С )

Охлаждение ( П00-400осТ

Готовая продукция

• Рис. 7

и

Технология получения и применения бесцементных легированных твердеющих смесей внедрена на Соколовском подземном руднике ССГПО. Длительными более 3 лет натурными наблюдениями за ооотоянием искусственных бесцементных массивов установлено, что их прочность значительно превышает таловые показатели состава закладки на основе цементного активизатора твердения.

Новая ресурсосберегающая технология позволила на 20...27$ снизить себестоимость I м3 твердевдей смеси. Экономический эффект от внедрения бесцементной те-лологии закладки в 1988-89 г. составил более 700 тыс.рублей. В настоящее время Институты горного дела и Уралгипроруда Минметаллургии СССР использует новую бесцементную технологию закладки при проектировании закладочных комплексов шахт "Молодежная" и "Центральная" Донского ГОКа.

основные вывода

На современном этапа развития подземной добычи полезных ископаемых о закладкой выработанных пространств основной задачей является разработка новых ресурсосберегающих технологии. Остро стоит проблема экономии цемента. Неотлояпого решения требуют вопросы охраны окружающей среды, связанные о накоплением в отвалах горнообогатительных комплексов отходов обогащения железных руд.

Всесторонние исследования вопросов образования, структуры и свойств твердеющих смесей позволили создать новое направление в регулировании процессов их структурообразования о помощью легирующих добавок, научные основы ресурсосберегающих технологии закладки подземных выработок.

С учетом теоретического и экспериментального материала, изло-генного в работа, подведем некоторые итоги научных' и прикладных исследований принципа гидратационного легирования твердеющих закладочных смесей.

1. До настоящего времени в технологии подземной добычи с закладкой выработанных пространств практически отсутствуют слсгймаглчвские исследования по разработка общих принципов подбора и прогнозирования овойотв твердеющих смесей.

2. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны научные основы регулирования свойств твердевдих смесей путем гидратационного легирования юс состава а структуры.'.

3. В прямом эксперименте измерением количественных реологических характеристик, начиная от момента затворения системы и во всем

процессе ее развития, получены новые данные о кинетике структуро-образования твердевдих смесей. Установлены.качественно отличающиеся стадии образования дисперсных структур, роль легирующей добавки в их формировании и свойствах.

4. Исследование кинетики структурообразовашш во взаимосвязи о физико-химическими превращениями позволило установить физическую сущность и механизм гидратационного легирования твердеющих смесей. Эффект гидратационного легирования прежде всего связан с увеличением доли эпитаксиальных связей и улучшением структуры контактных зон, формированием перколяционной бездефектной матрицы.

5. Определена корреляционная зависимость между показателями, характеризующими прочностные и деформационные свойства закладки, и составом легированных твердеющих смесей. Регулировочные диаграммы открывают широкие возможности и определяют пути управления напряженным состоянием и устойчивостью обнажений искусственного массива.

6. Исследовано влияние ПАВ различной природы на реологические

I свойства легированных твердеющих смеоей, Установлена симбатная зависимость в изменении энергии контактных взаимодействий и коллоидно-химических свойотв ПАВ. Оптимальные количества ПАВ, при которых проявляется эффект адсорбционного понижения прочности тиксо-тропного каркаса, обеспечивают на 4,2...10,6$ снижение расхода воды затворения и на 12,6...25,7$ увеличение прочности образцов закладки.

7. Закономерности гидратационного легирования твердеющих смесзй являются научной базой новых технологических решений. Разработана а внедрена на Соколовском подземном рудника технология безобжигового получения легированных твердеющих смесей. Установлено, что в новой технологии достигается значительная - до 70$-экономия цемента и до 50$ граншлака. Только за счет экономии материалов на 14,7. ..18,3$ снижена себестоимость I мэ закладочной смеси.

8. Разработаны научные основы технологии использования хвостов магнитного обогащения железных руд для получения бесцементных ак-тивизаторов твердения закладочных смесей. Хвосты магнитного обогащения железных руд оказывают каталитическое влияние на реакции минералообразования, которое проявляется в снижении температуры декарбонизации на 20,..26°С; активизации реакции в твердой фазе} интенсификации вдцкофазных взаимодействий. Легкоплавкость и реакционно способность хвостов позволяет использовать сырьевую шихту в

крупнодисперсном СОСТОЯНИИ.

9. Методами физико-химического анатиза установлено, что продукты низко- и высокотемпературного обжига сырьевой шихты о КН = 0,83 обладают высоким активирующим действием на процессы гидратационно-го структурообразования доменного гранулированного шлака. Наиболее эффективно их использование в качестве активизатора твердения закладочных смесей, причем их действие значительно выше традиционно применяемого портландцемента. Исследование состава и структуры босцементного активизатоп твердения закладочных смесей свидетельствует о проявлении эффекта синергизма в его действии.

10. Бесцементные твердеющие смеси относятся к сложным стохастическим системам. Математические модели, адекватно описывающие влияние основных; технологических факторов на свойства бесцементных закладок, позволяют прогнозировать свойства искусственного массива на стадии проектирования, учитывая возможные изменения технологии отработки очистных камер, в конкретных горногеологических и горнотехнических условиях.

Высокая эффективность бесцементных твердеющих смесей позволяет использовать в качестве основного вяжущего гранулированные доменные шлаки грубого помола (-55$ кл. 0,074 мм).

Оптимальные условия формирования дисперсных структур реализуются при низком (2,5...5,0$) содержании бесцементного активизатора твердения.

11. Исходя из молекуллрно-кинетического механизма течения бесцементных твардещих смасей выявлены особенности изменения реологических свойств в широком диапазоне содержания дисперсной фазы. Установлено, что если в закладочных смесях на основе цементного активизатора твердения механизм структурообразования остается неизменным, то в бесцементных системах независимо от состава и природы основного вяжущего при 78,5$ концентрации обнаружено изменение механизма контактных взаимодействий: дальняя агрегация сменяется ближней. .

В бесцементных твердеющих смесях сразу после затворения достигается высокий уровень пересыщений, смещение максимума кривых X., рН л данные термохимических исследований указывают на ускорение процессов гидролитического расщепления шлакового стекла. Результаты элзктрокинатическпх исследований свидетельствует о том, что в бесцементных закладочных смесях кардинально меняются условия протекания гетерогенных реакций на межфазных границах, существенно снижаются диффузионные препятствия, ускоряются процессы

ыассопереноса, перекристаллизации и отторжения в объем нестабильных новообразований, обеспечивается формирование хорошо развитой периодической коллоидной структуры.

12. Научные представления о гидратационном легировании закладочных смесей положены в основу технологии полусухого опоооба производства бесцементных активизаторов твердения путам обжига специально подобранной сырьевой смеси на обжиговых машинах конвейерного типа.

При оптимальной (10...11%) влажности двухкомпонентная сырьевая шихта дисперсностью - 80...85$ кл, 0,08 мм характеризуется удовлетворительной комкуемоотыо (0,543...0,699), максимальным (90$) выходом фракции 12-14 мм сырых окатышей прочностью 10 Н/ок на сжатие и числом более 5 раз сбрасываний с 300 мм высоты на стальную плиту.

При скорости 0,9 и/мин движения паллат устанавливается оптимальный температурно-врвменной ражим работы облшговой конвейерной машины, обеспечивается наиболее полное протекание процессов твар-I дофазового взаимодействия.

13. Наиболее полно реализуются процессы кислотно-основного взаимодействия в условно I и П слое "пирога". Продукт промышленного обжига удовлетворяет требованиям, предъявляемым к легирующим добавкам.

14. Установлено,что басцемантные легированные твердеющие смеси характеризуются высокой активностью, обеспечивают формирование искусственных массивов с заданными прочностными и упруго-деформационными свойствами.

15. Новая бесцементная технология закладки подземных выработок позволяет полностью исключить использование цемента и обеспечивает снижение на 20-25$ себестоимости твердеющих смесей только за счет экономии вяжущих материалов. Внедрение беоцамантных твердеющих смесей в промышленность не требует дополнительных капитальных затрат. Суммарный экономический эффект от внедрения результатов исследования составляет более 800 тыс. рублей.

Результаты промышленного внедрения легированных твердеющих смесей, кроме реального экономического эффекта, свидетельствуют о высоком научно-техническом потенциале новых ресурсосберегающих технологии, дальнейшее развитие которых даст значительный вклад в решение важнейших народохозяйствешшх проблем в области экономии материальных ресурсов при одновременном использовании отходов производства.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Пащенко A.A., Туляев С.Х., Рустлмов H.A. Новое в технологии получения и применения вяжущих для закладки подземных выработок /Д!еждународная научно-техническая конференция по новым строительным материалам. - Болгария: МДУ Ф.Жолио-Кюри, 1986. С.87.

2. Пащенко A.A., Туляев С.Х., Рустемов И.А. Бесцементные твердеющие смеси для закладки подземных выработок //Строительные материалы и конструкции. -1988. - № I. - С.15.

3. Пащенко A.A., Туляев о.Х., Рустемов И.А. Изучение реологического поведения твердеющих композиционных смесей // Дисперсные минералы Закарпатья и научно-технический прогресо: Сессия АН СССР

и АН УССР по коллоидной' химии и физико-химической механике. -Ужгород: Карпаты, 1988. - С. 247-256.

4. Пащенко A.A., Туляев С.Х. Контактные взаимодействия в твердеющих смесях для заклада® подземных выработок /Дурнал прикладной химии. - 1989. - Т.62. - №6. - С. 1273-1278.

5. Пащенко A.A., Туляев С.Х. Бесцементныа закладочные смеси на основе промышленных отходов //Горный журнал. - 1989. -8 4. - С. 23-25.

6. Пащенко A.A., Туляев С.Х. Разработка и промышленное освоение ресурсосберегающих модифицированных твердеющих смесей //Строительные материалы и конструкции - 1989. - JÄ3. - С.26.

7. Пащенко A.A., Туляев С.Х. Дифференцированные составы бесцемент -ных твердеющих смесей на основе промышленных отходов //Горный журнал. - 1989. - Ш. - С. 27-28.

8. Туляев С.Х., Рустемов И.А. Экономия материалов и совершенство--вание технологии ведения закладочных работ на СИР ССГПО // Проблемы совершенствования тохнологии с целью экономии мата-риальннх ресурсов. - Алма-Ата: КазПТИ. - 1987. - С.68-74.

9. Туляев С.Х. Коллоидно-химические'аспекты регулирования процессов структурообразования твердеющих смесей для. закладки подземных выработок //ХУ конференция силикатной промышленности и науки о силикатах: Сшшконф - 89. - Венгрия, 1989. - С.133-135. <

Ю.Туляав С.Х. Проблемы экономии материальных ресурсов //Горный . журнал. - 1989. - М. - С. 63.

П.Туляэв С.Х. Ресурсосберегающие твердакщие смеси для закладки подземных выработок //Международная научно-техв.конф. по'новым 29

строительным материалам. - Болгария: ВДУ Ф.Еолио-Еюри, 1989. .

12. Туляев G.X., Рустемов И.А. Бесцементнне твердеющие смеси па основе отходов Соколовско-Сарбайского горнообогатительного комбината /Дез.докл.республ. научно-практич, конф. "Проблемы и перспективы ускорения комплексного развития производительных сил Кустанайской области". - Кустанай, 1986. - С. 4850.

13. Пащенко A.A., Туляев С.Х. Композиционные материалы на основе отходов обогащения железных руд //Тез.докл. Всес.коорд.науч-но-практического совещания. "Пути использования вторичных ро-сурсов для производства строительных материалов и изделий".-Чимкент, 1986.

14. Туляев С.Х. Контактные взаимодействия в шлакоизвестняковых вяжущих //Тез.докл. Воес.коорд. научно-практ.совещания. "Пути использования вторичных ресурсов для производства строительных материалов и изделий." - Чимкент, 1986.

15. Туляев С.Х., Лукашенко А.Г. Результаты освоения новых ресурсосберегающих технологий закладки /Тез.докл. Всесоюз,семинара "Повышение эффективности подземной добычи железных руд".-Таштагол, 1989.

16. Туляев С.Х., Мирюк O.A., Мороз H.I. Использование отходов Соколовско-Сарбайского территориального комплекса для получения местных вяжущих материалов //¡?ез.докл. Всесоюз. научно-технической конф. "Теория, производство и применение искусственных строительных конгломератов в водохозяйственном строительстве. - Ташкент, 1985. - С.22.

17. A.c. I476I57 СССР, Мкл3 Е 21 Р 15/00. Состав закладочной сма-

. си / Туляев С.Х., Лукашенко А.Г., Рустемов И.А. и др. - Опубл. в Б.Й., 1989, ii 16.

18. A.c. I4777II СССР, Мкл3 с 04 В 28/08. Закладочная смесь /Туляев С.Х., Руотемов И.А., Лукашенко А.Г. и др. - Опубл. в Б.И., 1989, й 17.

19. Технические условия. Активизатор твердения закладочных смесей /Туляев С.Х., Крылов Д.М., Чеснокова Г.В. и др. //ТУ 310-1687. -МЧМ СССР: ССГПО. - 1987. - 5с.

20. Технические условия. Диффаренцированные составы бесцементных закладочных смесей /Туляев С.Х., Лукашенко А.Г., Малашенко В. П. и др. //ТУ 310-17-88, - МЧМ СССР: ССГПО. - 1988. - 6 с.

21.Технологическая инструкция. Производство закладочных работ на СПР ССГПО /Туляев СЛ., Лукашенко А.Г., Малашвнко В.П. и др. /ДИ. - mM СССР: ССГГО, 1989. - 39 с.

22. Туляев С.Х., Третинник В.Ю., Сушко В.А. Твердеющие цементио--вшако-изввстковые композиции //Промышленность строительных материалов. Серия I. "Цементная промышленность". Информационный сборник. Отечественный опыт. Выпуск 6. - М: ВНШЭСМ. -1989.

23. Пащенко A.A., Туляев З.Х. Ресурсосберегающая технология подземной добычи с закладкой /Горный журнал.-1990. - №3.

24. Обоснование механических свойств искусственного массива и результаты внедрения эффективных составов твердеющей закладки

на Соколовском подземном руднике / Туляев С.Х..Крутиков C.B. а др. //Горный журнал. - 1990. - №2.

25. Туляев С.Х. Научные основы экономии цоманта в технологии подземной добычи полезных ископаемых с закладкой //Промышленность строительных материалов. Серия I. "Цементная и асбестоцемент-ная промышленность" Информационный сборник. Отечественный опыт. Выпуск I. - М.: ВНШЭСМ. - 1990.

26. Закладочная смесь для заполнения горных выработок /А.А.Пашвн-ко., С.Х.Туляев, К.А.Рустемов и др. //Положительное решение по заявке № 4401668/31-33(004187) от 28.09.89.

Автор

Под. к Формат 60Х841/,,. Бумага тип. J4á

Печать офсетная. Усл. печ. л. ij¿ . Усл. кр.-огг. . Уч.-изд. л. Тираж -ICO . Зак. Л . Бесплатно.

ГП ППО «Укрвузполиграф». 252151, г. Киев, ул. Волынская, 60.