Прогнозирование трещиностойкости бетона на основе метода конечных элементов (стр. 10 )

21. Еременко качества сырья и расчет оптимального состава шихты на основе диаграммы состояния стеклообразных систем // Сборник материалов Всесоюзного семинара работников керамзитовой промышленности. – Куйбышев, 1978. – С. 77-78.

22. Об унификации модифицирующих катионов в силикатных и алюмосиликатных системах // Труды НИИКерамзита. 1971. – Вып. 5. – С. 94-106.

УДК 691.3:666.9.02(470.43)

, д-р техн. наук, профессор, , канд. техн. наук,

, аспирант, , студенты

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

ФОРМИРОВАНИЕ МЕСТНОЙ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ НА ОСНОВЕ

ОТХОДОВ СТРОЙИНДУСТРИИ С РЕВИЗИЕЙ ОТВАЛОВ

И ЗАХОРОНЕНИЙ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ

И НЕЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

(НА ПРИМЕРЕ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ)

Минеральная сырьевая база стройиндустрии в настоящее время складывается из двух блоков сырья: природного и техногенного (промышленных отходов). По каждому блоку имеются свои проблемы, которые, в конечном счете, сказываются на качестве строительных материалов и их стоимости.

В настоящее время состояние природной местной сырьевой базы оценивается по балансу месторождений строительных материалов области или региона, составленного по результатам геологических изысканий. И если требования к сырью пересматриваются периодически в сторону ужесточения, то подход геологических служб к оценке новых месторождений остался прежним, а именно: качественным сырьем считается то, которое практически без корректировки состава обеспечивает получение кондиционного продукта. При таком подходе некоторые месторождения бракуются. Вполне возможны ситуации, когда сырье для выпуска заказанного материала является некондиционным, а для другого — качественным, или когда две-три разновидности некондиционного сырья в определенной пропорции являются оптимальной сырьевой смесью для выпуска другого материала. Приведенные примеры говорят о том, что отсутствует комплексный подход к природному минеральному сырью, а возможности местной сырьевой базы реализуются не полностью. Кроме того, в пределах одного месторождения кондиционность сырья колеблется и при выработке месторождений обычно понижается. Использование некондиционных остатков сказывается на качестве строительных материалов.

В регионах с развитым промышленным потенциалом накоплено и образуется огромное количество промышленных отходов. Источником образования этих отходов являются предприятия химии, нефтехимии, нефтепереработки, металлообработки, энергетики и другие, которые отчисляют значительные средства на их хранение. Но не надо забывать и об отходах стройиндустрии и, прежде всего, о тех, которые образуются при добыче и переработке минерального сырья.

Большое количество отходов, накопленных в ряде производств ведущих отраслей, свидетельствует о незавершенности технологических схем, об отраслевом подходе к переработке природного сырья, направленном на извлечение из него только целевого продукта. С накоплением промышленных отходов нарушается экологическое равновесие, что фиксируется экологическими службами и проявляется в резком загрязнении окружающей среды, связанном с образованием свалок и выбросов. Земельным комиссиям приходится отводить участки для хранения отходов, которые с большей эффективностью могли бы быть использованы в градостроительстве или сельском хозяйстве.

Все эти проблемы привели к тому, что начиная с 2003 г. в перечень работ по геологическому изучению недр и воспроизводству минерально-сырьевой базы, выполняемых на территории Самарской области за счет средств областного бюджета, включена работа «Формирование местной сырьевой базы на основе отходов стройиндустрии с ревизией отвалов и захоронений эксплуатируемых и не эксплуатируемых месторождений Самарской области».

Самарская область по производству строительных материалов является одной из ведущих в Российской Федерации [1]. Она имеет богатую сырьевую базу. На ее территории развиты такие виды минерального сырья как: кирпично-черепичные глины, суглинки и пески; керамзитовые и тугоплавкие глины; песчано-гравийные смеси; сырье для производства цемента; пески строительные и стекольные; карбонатные породы для строительного камня и производства извести; мел; гипс; горючие сланцы и другие. Разведано значительное количество месторождений, которые можно разделить на три группы: эксплуатируемые; выработанные и неэксплуатируемые.

Самую большую нагрузку по количеству разрабатываемых и выявленных месторождений несет Центральная промышленная зона, включающая в себя Самару, Тольятти и район Самарской Луки. Именно здесь находятся основные месторождения полезных ископаемых, необходимых для дорожного и жилищного строительства. К наиболее крупным недропользователям можно отнести: Сокское карьероуправление, пески», Жигулевский известковый завод, Жигулевский комбинат стройматериалов, Сызранский сланцеперерабатывающий завод и другие. При длительной разработке этих месторождений накоплены значительные количества техногенных образований, которые либо не используются, либо используются периодически в небольших количествах.

В 2003-2004 гг. в рамках работы «Формирование местной сырьевой базы на основе отходов стройиндустрии с ревизией отвалов и захоронений эксплуатируемых и не эксплуатируемых месторождений Самарской области» исследованы отвалы и захоронения Сызранского сланцеперерабатывающего завода ( Кашпирская») и Сокского карьера. В 2005 г. начаты и в 2006 г. будут продолжены исследования по отвалам и захоронениям Троекурово-Губинского месторождения карбонатных пород (Сызранский р-н) и Балашеевского месторождения формовочных песков.

В процессе работы выполнены анализ и обобщение известных технологических решений по использованию отходов и подобных им аналогов в производстве строительных материалов, а так же ранее проведенных исследований по оценке состояния природный среды в районе отвалов и захоронений. Проведена оценка свойств отходов в отвалах и захоронениях, подготовлены сведения по исследуемым объектам в каталог отходов и захоронений добывающих и перерабатывающих производств. Определены основные направления использования отходов в производстве строительных материалов, отработаны технологические параметры производства строительных материалов из отходов. Выявлены отходы, пригодные к утилизации без предварительной переработки, а также, требующие предварительную переработку с целью утилизации. Разработаны рекомендации и технологические схемы по использованию отходов в производстве различных строительных материалов. Впервые о Кашпирском месторождении горючих сланцев в научных работах упоминается в XVIII веке. В течение ХIХ века геологи неоднократно предлагали развернуть у поселка Кашпир добычу горючих сланцев. Но практически эти предложения были реализованы после 1917 года. В это время был поднят вопрос о строительстве под Сызранью сланцеперерабатывающего завода. Наибольший объем добычи по шахтам Кашпирского месторождения составлял 1200 тыс. т в год и относится к 50-60-м гг. прошлого столетия. Основная масса добываемого сланца (до 93 %) использовалась в качестве топлива Сызранской ТЭЦ, и лишь 50-80 тыс. т в год поступало на Сызранский сланцеперерабатывающий завод (ССПЗ) для переработки в сланцевую смолу и другие продукты.

В 1991 г. добыча горючего сланца резко снизилась в связи с тем, что основной потребитель сланца (ТЭЦ) перешел на жидкое и газообразное топливо и у шахты остался один потребитель – ССПЗ.

При добыче кроме горючего сланца на-гора выдавались также пустые породы, не содержащие сланец, которые направлялись в отвалы (терриконики). Сланец, который не удавалось отделить в процессе добычи и последующей сортировки, также подавался в отвал. За счет наличия органических веществ в смешанных отвальных массах происходило самовозгорание, приводящее к образованию такого вида отхода как горелые породы. При переработке сланца на Сланцеперерабатывающем заводе образовывался сланцевый шлак. При сжигании сланца в качестве топлива образовывалась сланцевая зола.

С 2002 г. по настоящее время добыча сланца не ведется. В отвал пустые сланцевые породы не поступают. В 2004 г. сланцеперерабатывающий завод для своей работы использовал накопленные запасы смолы, поэтому образование сланцевого шлака не происходило. Ранее образованный шлак складировался не в отдельном отвале, а направлялся в общие отвалы (рисунок 1) .

Рисунок 1 - Породный отвал № 2 шахты № 5/6 Кашпирская»

Обследования породных отвалов показали, что в местах выработок отвальные массы разделяются на два вида:

- основной объем занимает перегоревшая порода, состоящая в основном из масс светло-коричневого цвета, на отдельных участках встречаются массы серого и серо-черного цвета;

- встречаются комья спекшихся масс грязно-горчичного цвета.

В виде включений распространены сланцевые породы различной степени выветривания. Встречаются включения фосфоритового концентрата. Там, где выработка отвалов не проводилась, поверхностный слой покрыт растительностью.

Работы по изучению возможностей использования отходов Сызранского сланцеперерабатывающего завода ( Кашпирская») в производстве строительных материалов в Куйбышевском инженерно-строительном институте (ныне «Самарский государственный архитектурно-строительный университет») велись давно. Исследования по использованию минеральной части поволжских сланцев в промышленности строительных материалов и строительстве выполнялись под руководством профессора коллективом кафедры Строительные материалы КуИСИ начиная с 1956 г. В работе принимали участие , , и другие сотрудники кафедры.

С учетом свойств отходов Сызранского сланцеперерабатывающего завода, а также известных результатов исследований, выполненных под руководством профессора [2, 3], [4] и других [5-10], определены направления использования горелых пород в производстве строительных материалов.

Изучение свойств горелых пород показало, что данный вид сланцевых отходов крайне неоднороден и использование его в больших масштабах встречается со значительными трудностями, в то же время имеется опыт использования этих отходов при производстве: заполнителей для бетона, минеральной ваты, керамического кирпича, низкомарочных вяжущих.