Сырье для производства стеновых материалов

Основными видами природного сырья для производства стеновых материалов являются глинистые, песчаные и карбонатные породы, используемые для получения глиняного (обожженного) и силикатного кирпича. В меньшем количестве применяются пильные известняки, туфы и другие природные камни.

Глинистый кирпич изготавливается из легкоплавких умеренно пластичных глин с введением отстающих добавок. Глины используются хорошо формующиеся и не дающие деформаций и трещин при сушке и обжиге. Полученный после обжига кирпич должен отвечать требованиям ГОСТа 530-07 "Кирпич и камни керамические".

Силикатный кирпич производится из смеси, содержащей 92-95 % песка и 5-8 % извести. Песок должен быть мелким. К вредным примесям относятся: слюда, полевые шпаты и органические вещества. Требования к качеству песка лимитируются ОСТом 21-1-80 "Песок для производства силикатных изделий автоклавного твердения". Известь получают из чистых и доломитизированных известняков, требования к качеству которых определяются ОСТом 21-27-76 "Породы карбонатные для производства строительной извести".

Техногенные виды сырья для производства стеновых материалов многообразны.

Пригодные для получения кирпича горные породы встречаются во вскрыше угольных разрезов, месторождений огнеупорных и бентонитовых глин, флюсовых и других известняков, железистых кварцитов, марганцевых руд, строительного камня и песка, серы, графита и др. Утилизируются они редко и изучены, как правило, слабо. Утвержденные во вскрыше запасы кирпичных глин на действующих горнодобывающих предприятиях имеются лишь на пяти месторождениях: Лебединском - железистых кварцитов в Белгородской, Верхнекамском - фосфоритов в Кировской, Ерковецком - бурого угля в Амурской областях, Раковском - бурого угля в Приморском крае и Азкамарском -бентонита в Узбекистане, а силикатных песков лишь на двух месторождениях: Кингисеппском - фосфоритов в Ленинградской области и Лебединском - железистых кварцитов в Белгородской области. В то же время количество специально разведанных месторождений кирпичных глин исчисляется тысячами.

Пока еще очень мало применяются при изготовлении кирпича и другие виды горнопромышленных отходов.

В производстве обожженного кирпича наиболее эффективными являются хвосты углеобогащения, отходы коксохимических производств и зола тепловых электростанций. Эти отходы применяются как отощающая и топливная добавка. Введенные в измельченном состоянии в запесоченные и лёссовидные суглинки, они оказывают положительное влияние на процессы формирования и сушки сырца, снижают расход топлива на обжиг и повышают прочность готовых изделий. Как показала практика работы кирпичных заводов, для использования отходов углеобогащения в кирпичном производстве необходимо устройство помольных отделений, обеспечивающих получение материала с предельной крупностью зерен 2-3 мм. Оптимальный зерновой состав добавки (в %): фракция менее 1 мм-40, 1-2 мм-30,2-3 мм - не более 30. Количество вводимой добавки 1-30 %.

При использовании в кирпичном производстве в качестве добавки золы-уноса она вводится в шихту в количестве 8-20 %, если глина малопластичная, и 40-48 % - при применении высокопластичных глин. При этом зола должна иметь температуру размягчения 1200-1400 °С, содержать зерен размером свыше 3 мм не более 5 % объема золошлаковой смеси, серы (в пересчете на SО₃) не более 2 %, присутствие зерен карбонатной породы крупнее 1 мм не допускается.

Отходы углеобогащения и зола ТЭС могут применяться не только как добавка, но и как основные компоненты шихты. Технология производства кирпича из шихт, содержащих 70-100 % отходов углеобогащения, разработана рядом институтов и принята межведомственной комиссии. В НИИстромпроекте разработаны составы зологлиняного кирпича - золокерама, изготовляемого с использованием 65-85 % золы и 15-35 % глины. При производстве золокерама расход топлива по сравнению с традиционной технологией сокращается не менее чем в 1,5 раза.

В качестве отощающей добавки при изготовлении кирпича могут использоваться вместо песка отходы сухой магнитной сепарации железных руд, хвосты сухой гравитации асбеста. Могут находить применение в кирпичном производстве и некоторые другие горнопромышленные отходы. В частности, эффективной добавкой, позволяющей получать высококачественный кирпич, может служить каолиновый продукт - отход обогащения ильменитовых руд.

Очень широк круг видов техногенного сырья для изготовления силикатного кирпича. Отходы мокрой магнитной сепарации железных руд, хвосты флотации полиметаллических, медно-колчеданных, касситеритовых руд, отсевы переработки песчано-гравийных материалов, бокситовые и нефелиновые шламы и др. пригодны в качестве кремнеземистого компонента шихты и успешно заменяют природный песок. Возможность утилизации этих отходов для производства силикатного кирпича определяется в каждом конкретном случае опытным путем. В качестве карбонатной составляющей могут быть применены отходы дробления и переработки различных известняков.

Техногенное сырье очень перспективно и в производстве различных стеновых блоков из плотных и ячеистых бетонов. В этой области успешно используются золы тепловых электростанций, что позволяет экономить значительное количество цемента. Как компонент вяжущего в композиции с известью в производстве автоклавных бетонов применяются гранулированные доменные шлаки.

На территории России и Украины получила широкое распространение экологически активно-чистая сверхрентабельная технология (гипер- или трибо-прессование) промышленного производства элитных стройматериалов.

Эта технология примечательна тем, что позволяет изготавливать облицовочные материалы (кирпичи, тротуарную плитку) из «бросового» сырья (минеральных промышленных отходов), без обжига, баз вибраций и клеев, только посредством сжатия прессованной массы из мелко перемолотых отходов, с добавлением малых количеств цемента, пигмента и воды (рис.1.3.1,2,3,4).

Рис.1.3.1 Отходы дробления неогеновых известняков-ракушечников (Ставропольский край)

Рис. 1.3.2 Отходы пиления строительных блоков (Ростовская область)

Рис.1.3.3 Образцы гиперпрессованного кирпича из отходов

переработки известняков-ракушечников

Рис. 1.3.4 Завод по производству гиперпрессованного кирпича в

г. Ставрополе

По качеству и эстетике, получаемые продукты (кирпич и плитка) практически не имеют себе равных:

· лицевые поверхности любого цвета имеют вид тесненной бумаги, выстаивая безо всяких проблем морозы и снега, ливни и солнце, солевые и пылевые бури, превосходя своих «собратьев» в 5-7 раз по морозо- эрозионной устойчивости;

· без ограничений ни по этажности, ни по климатическим поясам и зонам, эти продукты украшают фасады уже более 30000 зданий, укрывая тысячи квадратных метров тротуарных покрытий в разных регионах Российской Федерации (рис. 1.3.5,6).

·

· Рис.1.3.5 Образец зданий, построенных из гиперпрессованного кирпича

·

· Рис.1.3.6 Архитектурные элементы из гиперпрессованного кирпича

Инфраструктура для такого производства в России подготовлена «первопроходцами» и прекрасно функционирует: стройматериалы ГОСТ-ировны, действует более 25 заводов, налажено техническое обслуживание оборудования.

На предлагаемых заводахв качестве сырья используются следующие отходы (отсевы): доломита, известняка, мрамора, ракушечника, мергеля, щебня, керамзита, бой керамического и силикатного кирпича, разрушенные здания, пемза, туф, металлургические и другие шлаки, "хвосты" обогащения руд, другие твердые отходы без органики и глины.

Потребление электроэнергии многократно меньше, чем при обжиговой технологии, что в сочетании с очень недорогим сырьем позволяет получать материалы низкой себестоимости с высокой отпускной ценой.

Гипер- или трибо-прессование - это холодная сварка сыпучих минеральных материалов при высоких давлениях в присутствии воды и вяжущих компонентов с последующей выдержкой на складе созревания (3-5 суток).

Кирпич на 90 % состоит из отсевов от производства щебня, таким образом, каждый двухкирпичный пресс утилизирует до 21 тысячи тонн отходов в год. В отличии от других технологий, технология гиперпрессования позволяет использовать как каждый из вышеприведенных отходов, так и всевозможные их комбинации. Причем, доля отходов в готовом гиперпрессованном кирпиче составляет 90-92%.

Годы исследований сырьевой базы, позволяют нам утверждать, что в России и странах СНГ нет региона, в котором нельзя было бы поставить высокорентабельное производство лицевых кирпичей по технологии гиперпрессования.

Наиболее подходящими промышленными отходами для производства кирпичей по технологии гиперпрессования являются:

§ отсевы от производства щебня из изверженных, метаморфических и осадочных пород;

§ отходы от добычи и распила облицовочного камня.

Наиболее благоприятными и доступными породами для производства лицевых кирпичей по технологии гиперпрессования являются карбонатные породы и их отсевы:

• известняк, доломит, ракушечник, мел, мергель, мрамор и т.д.

В России и странах СНГ сырьевые ресурсы известняков практически неисчерпаемы. Известняки добываются карьерами в Подмосковье, Ленинградской (облицовочный), Архангельской, Вологодской, Тульской, Белгородской, Воронежской областях, в Предуралье (Пермская область) и Поволжье, Краснодарском крае, на Северном Кавказе, на Урале, в ряде районов Восточной Сибири.

В силу большого многообразия и взаимозаменяемости стеновых материалов и их местного значения говорить об обеспеченности этой отрасли ресурсами в целом по стране очень сложно. Наряду с областями, хорошо обеспеченными природным сырьем, имеются области, в которых этого сырья недостаточно. Однако даже там, где имеется большое количество разведанных запасов кирпичных глин, силикатных песков, природного камня, утилизация техногенного сырья позволяет значительно расширить номенклатуру стеновых материалов, повысить их качество, увеличить эффективность производства.