книги из ГПНТБ / Григорович, М. Б. Минеральное сырье для промышленности строительных материалов и его оценка при геологоразведочных работах

/ & / /

Григорович М. Б., Немировская М. Г.'Минеральное

сырье, применяемом промышленностью строительных материалов, его переработке и методах оценки его ка­ чества. Рассмотрены вопросы изучения отдельных видов минерального сырья, объединенных в группы по обла­ стям промышленного использования (керамическое сырье, стекольное сырье, сырье для производства вя­ жущих, для заполнителей легких бетонов и др.). Для пород каждой группы дана характеристика химиче­ ского и минерального состава и физико-механических свойств. Рассмотрено влияние этих показателей на тех­ нологию переработки сырья. Для каждого вида при­ ведены сведения о технических требованиях к сырью, указаны типы месторождений, методика изучения и качественной'оценки.

Книга предназначается для геологов, занимаю­ щихся разведкой минерального сырья для промышлен­ ности строительных материалов.

Таблиц 93, иллюстраций 14, список литературы —

148 назв.

© Издательство «Недра», 1974

ВВЕДЕНИЕ

Минеральное сырье стало использоваться для производства стро­ ительных материалов на территории нашей страны очень давно.

промышленного и городского строительства неуклонно увеличива­ лось и производство строительных материалов. Несмотря на это потребности страны полностью не удовлетворялись, и Россия еже­ годно импортировала до 10% потребляемого цемента, до 80% из­ делий строительной керамики, асбоцементные изделия, мягкую кровлю, оконное стекло, марсельскую черепицу, строительный ка­ мень и иногда даже кирпич.

* Для сравнения дано производство строительных материалов в России до первой ми­ ровой войны.

** Данные по РСФСР.

званного Великой Отечественной войной, выпуск строительных материалов продолжает непрерывно увеличиваться.

В послевоенные годы произошли серьезные качественные изме­ нения в промышленности строительных материалов, обусловленные необходимостью ее индустриализации для обеспечения крупных строек (гидростанций, металлургических заводов и др.).

Важной задачей послевоенного периода было быстрое развитие производства сборного железобетона, являющегося основой инду­ стриального строительства. Для решения этой задачи были пост­ роены и введены в действие сотни заводов и полигонов железобе­ тонных изделий мощностью до 190 тыс. м3 в год.

Большие задачи были поставлены перед промышленностью строительных материалов XX съездом КПСС. Съезд определил в качестве главного направления «широкое развитие производства материалов и изделий, обеспечивающих высокую степень сборности» *. Особое внимание было обращено на рост выпуска це­ мента, стеновых блоков, перегородочных изделий, а также сани­ тарно-технического оборудования и отделочных изделий.

Врезультате проведенных работ значительно расширилась добыча и переработка неметаллического сырья. В 1958 г. было добыто и переработано 225 млн. м3 камня. Добыча гравия и песка увеличилась более чем в 3,6 раза по сравнению 1950 г. и в 1970 г. достигла 500 млн. м3, а к 1975 г. должна превысить 800 млн. м3. Наряду с увеличением объема производства проводилась большая работа по повышению качества продукции. Был значительно рас­ ширен ассортимент видов цемента. Началась выработка быстротвердеющего, сульфатостойкого и других специальных видов це­ мента.

В1967 г. вышло постановление Совета Министров СССР, опре­ делившее развитие промышленности облицовочного камня, которая имеет все основания для роста, так как наша страна располагает

крупными ресурсами разнообразных высокодекоративных камней. В докладе председателя Совета Министров СССР тов. А. Н. Ко­ сыгина на XXIII съезде КПСС говорится: «Промышленность строи­ тельных материалов должна больше производить легких и эконо­ мичных стеновых материалов, красивых и долговечных отделочных материалов, декоративного цемента, витринного стекла, керамики,

изделий санитарной техники»**.

Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану раз­ вития народного хозяйства СССР предусматривается увеличение

.объема производства продукции промышленности строительных материалов и изделий повышенной заводской готовности, индуст­ риальных конструкций, легких заполнителей, снижающих вес зда­ ний и сооружений. В 1972 г. вышли постановления Совета Минист­ ров СССР о расширении производства заполнителей легких бе­

4

тонов на базе перлита и шунгита и о значительном развитии цементного производства с целью доведения выпуска цемента в 1975 г. до 125 млн. т. В этом постановлении указывается на не­ обходимость развития более прогрессивного сухого способа произ­ водства цемента.

Развитие промышленности строительных материалов в СССР

идет по двум направлениям. С одной стороны значительно увели­ чиваются мощности действующих и вновь проектируемых крупных предприятий, находящихся в ведении союзных и'республиканских министерств промышленности строительных материалов (цемент­ ных, стекольных, керамических, камнеобрабатывающих и других заводов), с другой — быстро развивается местная промышлен­ ность строительных материалов и в том числе для нужд сельского хозяйства — заводы красного строительного и силикатного кир­ пича, небольшие карьеры строительного песка, гравия и камня.

В связи с этим перед геологической службой' стоят большие задачи по своевременному проведению комплекса геологоразведоч­ ных работ, обеспечивающих потребности как крупной, так и местной промышленности строительных материалов. Ежегодно разведуется не менее 50—60 крупных и несколько сот мелких месторождений различного сырья. Ассигнования на геологоразведочные работы на строительные материалы непрерывно 'растут и только по Ми­ нистерству геологии СССР составляют ежегодно свыше 30% от общих ассигнований на работы по неметаллам. Наряду с увели­ чением объема геологоразведочных работ на строительные мате­ риалы растут и требования к ним, так как при крупной механизи­ рованной добыче на современных карьерах, геологические особен­ ности строения месторождений и качество сырья должны быть изучены с большой степенью детальности. Кроме того, в последние годы в промышленное использование вовлекаются новые виды сырья (природный фарфоровый камень, волластонит), а ранее из­ вестные находят новое применение (перлит).

В настоящей книге освещаются как общие вопросы использо­ вания минерального сырья в промышленности строительных ма­ териалов, так и вопросы изучения его качества и оценки в процессе геологоразведочных работ.. Приводятся данные о 'взаимосвязи между минеральным, химическим составом и физическими харак­ теристиками пород и их технологическими свойствами. Освеща­ ются основные технологические процессы переработки сырья, зна­ ние которых полезно геологу. На конкретных примерах описыва­ ется применение методов литологии при изучении месторождений

носятся к группе собственно строительных материалов, т. е. сте­ кольное сырье, каменно-строительные материалы, сырье для про­ изводства вяжущих, для грубой и тонкой керамики, песчано-гра­ вийные материалы, строительные пески и заполнители легких бетонов (природные и искусственные). ■

5

МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ВОПРОСЫ ЕГО ИЗУЧЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МИНЕРАЛЬНОМ СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ЕГО ПЕРЕРАБОТКЕ

Промышленность строительных материалов использует значи­ тельное количество различных видов минерального сырья. Основ­ ную массу этого сырья составляют широко распространенные гор­ ные породы, так как продукция промышленности строительных материалов должна быть максимально дешевой. Минералы при­ меняются в значительно меньшем количестве. В промышленности строительных материалов одна и та же порода используется в раз­ личных отраслях производства. Так, например, известняк приме­ няется в производстве цемента, строительной извести, при варке стекла, в качестве щебня-заполнителя бетона н, наконец, как сте­ новой и облицовочный камень.

Производство промышленности ряда строительных материалов

Кроме перечисленных в табл. 2 компонентов, в стекольную шихту вводится ряд вспомогательных веществ: 1) осветлители, способст­ вующие уничтожению в стекломассе пузырей (трехокись мышьяка,

6

селитра); 2) обесцвечиватели: а) химические (селитра, фториды и др.), б) физические (трехокись марганца, селен, окись никеля, окись кобальта); 3) ускорители варки стекла (фтористые соеди­ нения, соединения сульфата аммония, бора, бария); 4) красители (соединения марганца, кобальта, никеля, хрома, железа, кадмия, урана, серебра, золото); 5) глушители придают стеклу непрозрач­ ность (фтористые и фосфорнокислые соединения, а также соеди­ нения олова, сурьмы). Не менее сложны сырьевые смеси для изде­ лий тонкой керамики. В состав глазури для керамических изделий входят калиевый полевой шпат, кварцевый песок, каолин, тальк, мел, углекислый барий, окись цинка и циркон.

В промышленности строительных материалов обычно на одном предприятии сосредоточены добыча, переработка сырья и выпуск готовой продукции. Отраслями строительной индустрии, для кото­ рых характерны указанные особенности, являются: цементная, кир­ пичная, черепичная, керамзитовая и аглопоритовая, силикатного кирпича, пильного п строительного камня, строительного песка и песчано-гравийных материалов. Следует отметить, что цементные заводы используют в основном сырье близлежащих месторождений и обычно завозят в относительно небольших количествах дополни­ тельные компоненты: гипс, гидравлические добавки и некоторые другие.

Стекольные заводы, выпускающие изделия невысокого качества (бутылки, стеклянную тару), работают, как правило, на местном кварцевом сырье и завозят только другие компоненты шихты. За­ воды, выпускающие продукцию более высокого качества, обычно вынуждены ориентироваться на привозные чистые пески, которые имеют ограниченное распространение или на обогащенные пески. Другие компоненты стекольной шихты, используемые в относи­ тельно небольших количествах, как правило, доставляются на все заводы (карбонатные породы, сульфат натрия, полевой шпат). Заводы тонкой керамики также в большинстве случаев работают на привозном сырье, так как месторождения беложгущихся глин, полевошпатового сырья, каолинов и чистых кварцевых песков не имеют широкого распространения.

Таким образом, минеральное сырье для промышленности строи­ тельных материалов по степени транспортабельности можно разде­ лить на две группы:

I-. Сырье, имеющее широкое распространение, перерабатывае­ мое на месте добычи: карбонатные породы для вяжущих (цемента, извести); легкоплавкие глины для производства кирпича, чере­ пицы, керамзита, аглопорита, цемента; пески для производства силикатного кирпича, низкосортных стекольных изделий и строи­ тельные.

II. Сырье, имеющее ограниченное распространение, выдержива­ ющее дальнюю транспортировку: высокосортные кварцевые пески для стекольного производства, полевой шпат, беложгущиеся огне­ упорные и тугоплавкие глины, каолины, гипс и гидравлические

7

добавки для цементного производства, облицовочные камни, бетон­ ные пески.

Промышленность строительных материалов потребляет значи­

Расход сырья значительно превышает вес конечной продукции, что обусловливается образованием в процессе производства отхо­ дов и потерей сырьем влажности.

Стоимость сырьевых материалов в общей стоимости конечной продукции промышленности строительных материалов сильно ко­ леблется, что зависит главным образом от сложности технологиче­ ской переработки сырья.

В отрасли, где эта переработка сложная и связана со значи­ тельным расходом топлива и электроэнергии, относительная стои­ мость сырья сравнительно невелика. Стоимость сырья по отноше­ нию к стоимости конечной продукции составляет в цементной промышленности 23%, в кирпичной 13% и в стекольной 24%. Наи­ более высокий удельный вес стоимости сырья наблюдается в про­ мышленности нерудных материалов, где сырье подвергается сравнительно несложной и недорогой механической обработке. Удельный вес стоимости сырья достигает здесь 40—50%.

Применяются методы обогащения неметаллических полезных ископаемых издавна. В изданной в 1763 г. книге М. В. Ломоносова «Первые основания металлургии или горных дел» впервые обоб­ щены вопросы горного дела и обогащения. В эти же годы разви­ валась техника переработки неметаллов: стекольного, фаянсового, фарфорового сырья, минеральных красок. Соратник М. В. Ломо-

8

Носова— Д. И. Виноградов разработал приемы обогащения глин отмучиванием. В конце XIX века были построены Лозовиковский и Просяновский заводы мокрого обогащения каолинов. Однако широкого развития обогащение неметаллических полезных иско­ паемых до революции в России не получило.

Только после Великой Октябрьской революции в корне измени­ лось состояние горнодобывающей промышленности и, в частности, промышленности неметаллов. После революции было создано большое количество обогатительных лабораторий в научно-исследова­ тельских институтах и на предприятиях. Был организован специа­ лизированный институт по механической обработке полезных ископаемых — Механобр. Большую работу по изучению неметал­ лических полезных ископаемых и, в частности, по вопросам его обогащения, провел в 30-е годы Всесоюзный институт минераль­ ного сырья (ВИМС).

В настоящее время разработано значительное количество мето­ дов обогащения неметаллических полезных ископаемых, базирую­ щихся на различных свойствах горных пород и минералов.

Впоследнее время разрабатываются способы обогащения сырья

иповышения качества изделий, основанные на новейших достиже­

9