Разработка технологии утилизации вскрышных пород из глинистых сланцев

¹, ², ²,

-2»¹, ²,

г. Уфа, Российская Федерация

[e-mail], [e-mail],

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД ИЗ ГЛИНИСТЫХ СЛАНЦЕВ.

В результате инженерно-геологических изысканий г. (фото 1) по трассам межпоселковых газопроводов Зилаирского района выяснилось, что 90% территории слагают алевролиты и глинистые сланцы (светло-коричневый цвет на карте). Местные жители, со времен сарматов, широко используют это материал для строительства сараев, загонов для скота. Поэтому возникла идея использования новых технологий для нужд местной промышленности. После иследований, БашНИИстрой рекомендовал эти породы как сырье на пенокерамику (табл.1). Пенокерамика — керамический материал ячеистой структуры; обычно изготовляется вспениванием водной суспензии на основе тонкомолотого керамического материала. Полученная пористая структура, в которой распределены твердые частицы, закрепляется сушкой. Затем производится обжиг, во время которого происходит спекание керамического наполнителя и окончательное упрочнение материала. Свойства пенокерамики зависят от ее состава и от пористости. Пенокерамика обладает низкой теплопроводностью и высокой жаростойкостью, применяется главным образом в качестве теплоизоляционного материала в строительстве, утеплении нефтехимических сооружений. Комитет по строительству Башкирии рекомендовал пенокерамику из глин (фото 2) лаборатории БГПУ для малоэтажного строительства (3 этажа) в сельских районах: ферм, магазинов, мастерских, мини-заводов. Учитывая огромный объем вскрышных пород на горных разработках республики, пенокерамику из глинистых сланцев необходимо применять для утилизации этих отходов. Фото 1. Геологическая карта юга Башкирии. По восточной (горной) части Башкирии исследования на получение пенокерамики не проводились. Поэтому мы обратились в лабораторию стройматериалов гранитного карьера г. Орла для получения образца с определением технико-экономических показателей. К сожалению, технология по гранитным хвостам не подошла. Затем были посланы образцы в Белгородский технологический университет, стройфак запросил 3 месяца на исследования, 1 млн. рублей, но не гарантировал получения образцов…

В Москве получили патент на технологию получения пенокерамики горячим способом при температуре 1250º (). Этой технологией смогли вспенить аргиллиты, твердые глины (фото 3, 4) на Кавказе: Р. Дуруджи (Грузия), Ларс (Владикавказ), Замчалово (Ростов), р. Сулак (Дагестан), и Урале: Бердяуш.

Фото 2. Пенокерамика по глинам западной части Башкирии (Предуральский прогиб).

Таблица 1.

Химический анализ пробы 2/1 по глинистым сланцам (20км к западу от р. ц.Зилаир)

SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	MnO	MgO	CaO	Na2O	K2O	P2O5	Sобщ
50,7	0,92	13,91	8,39	0,194	7,82	1,16	2,56	1,71	0,154	н/о

Составил: , зав лаборатории ИГ УНЦ РАН 25.7.13г.

Большую помощь в разработке технологии пенокерамики из глинистых сланцев Зилаира оказал директор ПТИ НХП , (фото 5) Герой Социалистического Труда, заслуженный нефтяник Башкирии.

Тематика пенокерамики введена в 2012г в АН РБ и УНЦ РАН. Эта тематика позволит разрабатывать коренные месторождения и утилизировать вскрышные породы не только в Башкирии, но и в соседних областях (месторождение Бердяуш, Челябинская область).

18 июня 2013г, в г. Москве, на круглом столе «Пеностеклокерамика – материал 21 века », делал доклад завотделом химии АН РБ «Пенокерамике из глинистых сланцев».

Исходя из геологического строения Евразии, запасов глин и сланцев эти иследования представляют большой интерес для строительства в Центральной Азии и Урале. Технологически – это искуственный аналог розового армянского вулканического туфа, из которого построен г. Ереван (1 млн. жителей). При пористости 85% и плотности 600 кг/м³ пенокерамика плавает в воде, легче транспортируется.

Для продолжения лабораторных работ необходима поддержка руководства Зилаирского района, минпрома, венчурного фонда Башкирии и исламского банка «Эллипс» (пр. Октября 110).

Фото 3.

Фото 4.

В Башкирии сложилась парадоксальная ситуация: все экономисты, фирмы, министерства, инвесторы требуют готовый бизнес-план, образцы, но на изготовление самих образцов, исследовательские работы с экономическими показателями никто не выделяет денег. Идей очень много, но, к сожалению, внедрение отсутствует, что тормозит промышленный сектор, создает отставание в экономике республики, снижает квалификацию трудовых ресурсов, увеличивает безработицу.

Фото 5. Директор ПТИ НХП знакомится с пенокерамикой в лаборатории керамики БГПУ.

При обработке образцов к испытаниям, наблюдалась закономерность: фракции размером 1-2 мм с трудом поддаются дроблению и истиранию.

Есть 2 варианта ответа такого явления:

а) существует теория кластерного строения всех веществ, возможно, минимальный размер кластера глинистых сланцев Зилаира 1-2 мм.

б) породы Зилаирского плато разбиты сетью мелких трещин, минимальный шаг трещиноватости 1х2 мм.

Фото 5. Приготовление образцов на исследования в лаборатории ПТИ НХП

Для упрочнения пенокерамики – строительства многоэтажных зданий этажей) необходимы работы в области нанотехнологий [1, 4]

Литература:

1. , , Т-Г., «Перспективы использования нанотехнологий в производстве пенокерамики Зилаира». ГХ-7 Международная конференция «Современное состояние наук о Земле» 1-4 февраля 2011г, МГУ, Москва

2. , Т-Г., «Получение пенокерамики из глинистых сланцев Зилаира для малоэтажного строительства Башкирии» / Материалы VIII Межрегиональной геологической конференции «Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий» / ИГ УНЦ РАН, Уфа, ноябрь 2010г, С.168-170

3. , Т-Г., , «Геологическая наука Башкирии для освоения месторождения Зилаира, юга Башкирии» /Материалы девятой всероссийской научно-технической конференции 25 февраля 2011г. I том./ Вологодский государственный технический университет./ Вологда 2011. С. 233-234

4. , , «Нанопенокерамика Башкирии» / УГАЭС, Сборник научных статей VIII Международной научно-технической конференции 7 декабря 2011 г. «Инновации и перспективы сервиса». Часть IV С. 87-91