Строительные материалы

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Радиоактивные элементы

Редкоземельные металлы

Рассеянные металлы

К рассеянным металлам могут быть отнесены цезий (Cs), рубидий (Rb), скандий (Sc), галлий (Ga), рений (Re), селен (Se), гафний (Hf), кадмий (Cd), индий (In), таллий (Т1), германий (Ge), теллур (Те), селен (Se).

Рассеянные металлы играют важную роль в современной технике и области их использования разнообразны; они применяются в сплавах с алюминием, магнием, медью, серебром в радиопромышленности, радарных установках (германий, рений); в телевидении, рефлекторах, подшипниковых сплавах авиационных моторов быстроходных самолетов (индий); в производстве трамвайных проводов (медно-кадмиевая проволока); в производстве красок (кадмий); для изготовления медицинских лечебных препаратов (германий) в виде рениевых и индиевых покрытий и т. д.

Редкоземельные металлы, находящиеся в природе обычно в рассеянном состоянии, могут быть подразделены на две подгруппы:

а) цериевую — лантан (La),церий (Се), празеодим(Pz), неодим (Nd), прометий (Рт) и самарий (Sm);

б) иттриевую — иттрий (Y), европий (Ей), гадолиний (Gd), тербий (ТЬ), диспрозий (Dy), гольмий (Но),эрбий (Ег), туллий (Ти), иттербий (Yb), лютеций (Lu) искандий (Sc).

Содержание в земной коре составляет (в весовых процентах) урана

3- 10~4, радия 1 •10-10, тория 8 -10~4.

В настоящее время, когда ядерное сырье имеет огромное промышленное и стратегическое значение, поиски, разведка и разработка месторождений радиоактивных элементов, особенно урана, проводятся большинством стран форсированными темпами.

Современные аллювиальные и прибрежно-морские россыпи с монацитом, шералитом и другими уран- и торийсодержащими минералами. Это знаменитые россыпи Траванкора в Индии, россыпи Бразилии, Цейлона, Нигерии.

Метаморфизованные докембрийские конгломераты, ураноносные и золотоносные. К этому типу относится очень крупное месторождение Витватерсранд в Южно-Африканской республике с запасами около 200 тыс. т урана (с содержанием 0,02—0,05% U3Os) и Блайнд-Ривер в Канаде с запасами около 300 тыс. т. металла при содержании в среднем 0,14% U308 в руде.

Различают естественные строительные материалы, к которым относят различные осадочные, изверженные и метаморфические горные породы, и искусственные строи­тельные материалы, получаемые путем соответствующей обработки естественных строительных материалов.

Естественные каменные строительные материалы

Строительные материалы используются для кладки фундамента и стен зданий, для их облицовки, в качестве наполнителя в бетонах, для дорожного строительства, в виде кровельного материала и пр.

Месторождения естественных каменных строительных материалов разнообразны, среди них известны примеры почти всех генетических типов месторождений. Но следу­ет заметить, что наибольшее использование получили магматические, метаморфические горные породы и оса­дочные— известняки, песчано-гравийные породы. Ис­пользование того или иного месторождения естественных строительных материалов определяется качественными показателями сырья, удаленностью или близостью к по­требителю, транспортными условиями и условиями отра­ботки. Практически все месторождения каменных строи­тельных материалов отрабатываются открытыми спосо­бами.

Цементное сырье

Цементы относятся к строительным вяжущим вещест­вам, которые представляют собой порошкообразные ма­териалы, обладающие способностью при затворении с водой образовать пластичное тесто, затвердевающее в прочное камневидное тело.

Строительные вяжущие вещества подразделяются на 3 группы — гидравлические (твердеют на воздухе и в воде), воздушные (сохраняют прочность только на воз­духе) и автоклавного твердения (твердеют только в авто­клавах). Наибольшее применение в строительстве полу­чили гидравлические строительные вяжущие вещества, среди которых основным является портландцемент и его разновидности.

Основу портландцемента составляет тонкоизмельченный клинкер, который получается путем обжига искус­ственно приготовленной смеси известняка и глины. Обжиг ведется до спекания при температуре 1400—1500° в клинкерно-обжигательных вращающихся печах. Вместо известняка применяют также мел, известковый туф и другие материалы, содержащие углекислый кальций, а вместо глины — трепел, доменный шлак.

Растворы и бетоны на портландцементе обладают недостаточной стойкостью против выщелачивающего дей­ствия мягких вод, морской воды. Устойчивыми в таких условиях являются специальные пуццолановый портланд­цемент, пуццолановый сульфатостойкий портландцемент и др. Цементная промышленность выпускает свыше 20 видов гидравлических цементов.

При оценке качества цементного сырья исходят из свойств готового продукта — клинкера. Свойства клинке­ра характеризуются коэффициентом насыщения, сили­катным и глиноземным модулями, т.е. соотношениями главных окислов, обеспечивающими в наибольшей степе­ни процесс образования главных минералов клинкера (аллита 3Ca0-Si02 и др.).

Известняки [1]. Известняком называют осадочную гор­ную породу, состоящую из кальцита (СаС03) и некоторо­го количества доломитовых и глинистых примесей. Основ­ными типами известняков, выделяемыми по структурным признакам, являются кристаллические (обычно

перекристаллизованные осадочные), органогенные (состоят из скелетных остатков животных или растительных организ­мов, сложенных кальцитом или арагонитом, и цементи­рующей их массы тонкозернистого кальцита) и со сме­шанной структурой. Литологической разновидностью из­вестняков является мел.

Месторождения известняков являются осадочными, иногда осадочно-метаморфизованными (мраморы).

Мергель является осадочной породой и представляет смесь кальцита, иногда доломита, глинистого вещества и тонкого кварцевого песка. При содержании СаСОз более 78—80% мергель называется «высоким», менее 77— 76% —«низким». Мергель, не требующий для производ­ства портландцемента корректирующих добавок, назы­вается натуралом.

Комплекс мергелистых пород характеризуется частым чередованием пестроцветных слоев малой мощности. Не­которые месторождения мергеля характеризуются круп­ными пластообразными залежами мощностью до 100 м.

Мел — это разновидность известняка (СаСОз 96— 99%), состоящая в основном из остатков мельчайших ске­летных образований (остатков микроорганизмов) и тон­козернистого порошковатого кальцита, отложившегося химическим путем. Мел мягок; имеет землистый излом, не имеет отчетливой слоистости. Ценным качеством мела является чистота химического состава. При существенной примеси глинистого материала мел переходит в мергель.

Известны крупные месторождения мела осадочного генезиса, с запасами его в десятки миллионов тонн.