КРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

КРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Кабанов Д. 1
1
Елакова М.И. 1
1
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

 Оглавление

ВведениеГлава 1. Геологические условия образования кремнистых пород и их характеристика……………………………………………………………………4

1.1. Условия образования…………………………………………………….…..4

1.2. Классификация и описание опал-кристобалитовых пород………….……5

1.3. Описание кварцевых песков……………………………………………..…..7

Глава 2. Свойства кремнистых пород и области их использование……….….9

2.1. Свойства опал-кристобалитовых по…………………………………….…..9

2.2. Свойства кварцевых песков ………………..………………………………..9

Глава 3.История разработки и эксплуатации Балашейского месторождения кремнистых пород……………………………………………………………….13

3.1. История открытия месторождения формовочных песков…………….…13

3.2. Описание месторожднгия опал-кристобалитовых ……………………....15

Заключение. …………………………………………………….……………….18

Библиографический список…………………………………………….……….21

Введение

В настоящей работе представлены данные по кремнистым породам, которые могут использоваться в качестве сырья в строительной промышленности. Такое сырье расположено на территории Сызранского района Самарской области и к нему относятся кварцевые пески и опал-кристобалитовые породы Балашейского месторождения.Исследование и изучение истории их образования и использования имеет интерес с точки зрения экономического развития района. Исходя из этого,Актуальностью настоящей работы является изучение использования кремнистых опал-кристобалитовых пород, что открывает широкие перспективы расширения сырьевой базы для производства различных строительных изделий. Промышленное использование кремнистых пород основано на ряде их физических и химических свойств, из которых главными являются их значительная термостойкость, наличие «активного» кремнезема и химическая стойкость по отношению к кислотам. Эти уникальные свойства делают кремнистые породы сырьем многоцелевого назначения. В этой связи задача повышения эффективности использования местных сырьевых ресурсов (кремнистых пород) для получения различных видов современных, дешевых строительных материалов, рассматриваемая в настоящей исследовательской работе, является актуальной

Кроме этого, изучение истории эксплуатации формовочных песков также актуально, так как пески могут использоваться в строительной промышленности.Цель работы: исследовать кремнистые породы и области их применения в строительной промышленности на примере Балашейского месторождения Самарской области.Задачи:1. Проанализировать литературу по данному вопросу2. Рассмотреть классификацию кремнистых пород (опал-кристобалитовых и квацевых песков).3. Описать характеристику каждой группы.4. Выполнить анализ свойств кремнистых пород.5. Исследовать историю разработки и использование кремнистых пород Балашейского месторождения.Гипотеза исследования заключается в том, что изучение кремнистых пород и история из разработки в родном крае будет способствовать расширению областей использования местного сырья и охране окружающей среды.

Глава 1. Геологические условия образования кремнистых пород и их характеристика.1.1. Условия образования

Кремнистые породы, силициты — группа осадочных и вулканогенно-осадочных пород, состоящих полностью или более чем на 50% из водного или свободного кремнезёма, обычно в той или иной степени раскристаллизованного.

Породообразующие минералы: опал, кристобалит, халцедон и кварц. В зависимости от минеральной формы кремнистого вещества кремнистые породы подразделяются на опаловые, кристобалит-опаловые, халцедоновые, кварцевые и смешанные, по структуре — на органогенные, микрозернистые и скрытокристаллические. По условиям залегания кремнистые породы могут быть пластовыми и желваковыми. По происхождению различают хемогенные (гейзерит, джеспилит) и органогенные (диатомит,радиолярит, спонголит) кремнистые породы. Кроме того, выделяются криптогенные кремнистые породы (опока, трепел и др.) и диагенетические (кремень). При формировании многих кремнистых пород (яшмы, гейзериты и др.) существенную роль играет вулканогенно-осадочный процесс.

Кремнистые породы известны начиная с докембрия, когда в геосинклинальных и платформенных условиях отлагались железисто-кремнистые толщи джеспилитов. В палеозое в образовании кремнистых пород существенную роль приобретают организмы (радиолярии, губки). Начиная с мелового периода господствующим стало органогенное образование кремнистых пород в связи с появлением в конце юры диатомей. Кремнистые породы получили распространение в осадках Мирового океана и на материковых платформах; они сохранили также значительное развитие в геосинклиналях. В современную эпоху накапливаются только органогенные кремнистые породы. Месторождения кристобалит-опаловых пород на территории CCCP по условиям их образования делятся на 5 типов. К первому типу относятся месторождения кремнистых пород, связанные с морскими платформенными бассейнами; они, как правило, имеют крупные запасы и высокое качество, формирование их проходило в периоды усиления химического выветривания пород питающих провинций и повышенного сброса в бассейн растворённого кремнезёма. Второй тип месторождений кремнистых пород тяготеет к морским геосинклинальным бассейнам. К третьему типу относятся месторождения диатомитов и трепелов, связанные с отложениями морских бассейнов предгорных прогибов; к четвёртому — месторождения, формирование которых происходило в озёрах геосинклинальных областей; по запасам они уступают первому типу, но также имеют высокое качество.

Формирование месторождений второго, третьего и четвёртого типов происходило в этапы активного вулканизма. Месторождения пятого типа связаны с озёрами послеледникового времени. Условия образования кристобалит-опаловых пород предопределяют тип, форму и размер залежей. Тип залежи обычно пластовый, линзовидный, реже гнездовый. Халцедоновые и кварцевые кремнистые породы возникают в результате раскристаллизации опаловых (1). Кремнистые породы — нерудное минеральное сырьё многоцелевого назначения. Единых норм и требований к качеству кремнистого сырья не существует. Каждая из отраслей промышленности предъявляет свои требования к показателям химического состава и физико-механическим свойствам. Кремнистые породы используются в качестве гидравлических добавок при производстве различных видов цементов (трепел, опока и др.); в теплоизоляционной и строительной промышленности (диатомит, трепел и др.); как фильтры и адсорбенты на водоочистных станциях, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности (диатомит, трепел, опока и др.); в качестве катализаторов и носителя катализаторов в химических процессах (опока, диатомит и др.); как наполнители при производстве резины и пластмасс (диатомит, трепел); в абразивной промышленности (диатомит, кремень); для производства огнеупоров, футеровки шаровых мельниц и изготовления мельничных шаров (кремень). Различно окрашенные яшмы — поделочный материал для украшений, а также для технических целей (изготовление лабораторных ступок, пестиков, подпятников в точных приборах и т.д.).(6)

1.2. Классификация и описание опал-кристобалитовых пород

Кремнистые породы, в составе которых преобладают опал, кристобалит и их промежуточные разности, по петрографическим признакам подразделяются на две группы. В первую группу входят диатомиты, спонголиты, радиоляриты и силикофлагеллиты, во вторую – опоки и трепелы. Промышленный интерес среди них представляют диатомиты, опоки и трепелы, в меньшей степени – спонголиты.

Диатомит – мягкая легкая тонкопористая порода белого или светло- и желтовато-серого, иногда серого и темно-серого цвета, состоящая более, чем на 50 % из мельчайших (обычно 0,01–0,04 мм) опаловых панцирей (цельных или обломков) диатомей. В качестве примесей присутствуют: обломочный материал (обычно кварц), глауконит, глинистые минералы.

Объемная масса диатомитов в куске обычно не превышает единицы (увеличивается с возрастанием содержания обломочного и глинистого материала) и у лучших разностей составляет 0,5–0,7 т/м3, пористость достигает 70–75 %.

Спонголит – кремнистая порода, состоящая более, чем на 50 % из спикул кремневых губок (спонгий), представленных опал-кристобалитом, преобладающий размер их 0,02–1 мм. Цементирующая масса – опал-кристобалитовая и кристобалит-халцедоновая. В различном количестве присутствуют остатки раковин радиолярий и фораминифер. Цвет от светло-серого до зеленовато- и буровато-серого. Обычно спонголиты представлены твердыми, уплотненными (напоминающими по внешнему виду опоки) разностями, среди которых нередко встречаются линзы, прослои и гнезда рыхлых разновидностей, сложенных преимущественно окатанными обломками спикул губок (спонгиевые пески). Объемная масса спонголитов изменяется от 0,8 до 1,5 т/м3, пористость составляет 60–70 %.

Трепел – рыхлая или слабо сцементированная тонкопористая порода, сложенная в основной своей массе мельчайшими (менее 0,01 мм) глобулярными частицами опал-кристобалитового кремнезема. По внешнему виду напоминает диатомиты – окраска от светло-серой, почти белой, до желто- и буровато-серой, объемная масса трепела в зависимости от содержания обломочного материала колеблется от 0,5 до 1,25 т/м, пористость составляет 60–70 %. Наблюдаются разности с существенным (до 15–20 % и более) содержанием цеолита из группы гейландита-клиноптилолита.

Опока – легкая плотная микропористая порода, сложенная в основном мельчайшими (менее 0,005 мм) частицами опал-кристобалитового кремнезема. В различном количестве присутствует обломочный (преимущественно кварцевый) и глинистый материал. Органические остатки (панцири диатомей, раковины радиолярий, спикулы губок) редки и плохой сохранности. Цвет от светло-серого, буровато-серого до темно-серого и даже черного. Объемная масса составляет 1,1–1,8 т/м3, пористость до 55 % (обычно 30–40 %). Прочность «нормальных» разностей от 5 до 20, выветрелых (трепеловидных) – от 3 до 7, крепких кремнеподобных – до 150 МПа, в некоторых разностях (обычно слабокарбонатных) присутствует цеолитовый компонент (до 10–20 %) (3)1.3. Описание кварцевых песков

Песок — осадочная горная порода, а также искусственный материал, состоящий из зёрен горных пород. Очень часто состоит из почти чистого минерала кварца (вещество — диоксид кремния).

Выделяют естественную и искусственную разновидности песка, отличающиеся способом добычи.

Естественный природный

Этот вид песка повсеместно распространен в природе и находится на дне водных бассейнов и в составе толщи грунта. Размеры большей части его зерен составляют от 0,2 до 1 мм.

Существуют несколько путей добычи кварцевого песка:

  • разработка карьеров – является основным способом. Если добыча проводится над уровнем моря, то полученный песок называется горным. Разновидности почвенного песка извлекаются при разработке грунта на равнинах. Внешний вид карьерного песка отличается заостренными формами и часто – шершавой поверхностью, что делает данный его ценным строительным материалом. Извлеченный песок может подвергаться дополнительной обработке – просеиванию, промыванию и просушке. Чем строже требования к свойствам песка в какой-либо отрасли, тем тщательнее требуется подготовка. В строительстве небольших сооружений песок обычно не подвергают никакому воздействию и поставляют прямо с места его добычи;

  • разработка водных бассейнов – песок вымывается земснарядом и характеризуется высокой чистотой, обеспечиваемой естественной промывкой. Добыча ведется в руслах рек, озерах, а также морских акваториях. Морской песок несколько менее ценен из-за большего содержания минеральных примесей. Речной песок отличается гладкой формой – под увеличением микроскопа песчинки напоминают морскую гальку. Использование гладких (окатанных) песков распространено в самовыравнивающихся смесях – песчинки не цепляются друг за друга.

Искусственный песок Несмотря на название, минерал имеет естественное происхождение, однако изначально находится в виде крупных кристаллов. Для превращения кристаллов кварца в песок применяют механическое воздействие (взрыв), после чего осколки подвергаются дроблению. (10)

Глава 2. Свойства кремнистых пород и области их использования

2.1. Свойства опал-кристобалитовых пород.

В 1976 г. коллективом сотрудников Всесоюзного научно-исследовательского института геологии нерудных полезных ископаемых в Казани под руководством У.Г. Дистанова была издана книга, в которой обобщена и систематизирована обширная информация о закономерностях распространения, условиях образования, возможностях промышленного использования и дальнейшего изучения кремнистых опаловых и опалкристобалитовых пород.

Предлагается следующая схема использования кремнистых пород в строительных отраслях промышленности:

– цементная (в качестве гипсоцементного вяжущего, пуццоланового портландцемента, белого декоративного цемента, известково-трепельного вяжущего);

– теплоизоляционная (обжиговые изделия, естественные заполнители, блоки, мастичная изоляция);

– строительная (дорожное строительство, легкий наполнитель бетонов). (1)

2.2. Свойства кварцевых песков.

Отправной точкой в системе классификации являются свойства материала и способы его подготовки. Выделяют следующие направления классификации кварцевого песка:

По крупности (фракционному составу)

Численное выражение является средним значением размеров частиц или диапазоном их размеров (фракцией):

1.Пылевидный кварц – представляет фракцию менее 0,1 мм (просеивается в сито с диаметром пор 0,1 мм) и обычно встречается при дроблении кристаллов кварца; 2.Мелкозернистый песок – фракция 0,1-0,25 мм; 3.Средний песок – фракция 0,25-0,5 мм; 4.Крупнозернистый песок – фракция 0,5-1 (редко до 3) мм.

По обогащению

Кварцевый песок подразделяется на необогащенный и обогащенный песок:

1. Необогащенный песок представляет собой исходный минерал, который не подвергали обработке с целью увеличения содержание диоксида кремния;

2.Обогащенный песок содержит увеличенное на несколько процентов содержание кварца, полученное за счет удаления большинства примесей. Так, белый кварцевый песок очищен от органических соединений, оксидов железа и примесей глины путем просеивания, промывки и сушки

Технология обогащения

Высокая чистота кварцевой смеси является необходимым требованием в ряде технологических процессов. Начальная ступень обогащения включает фракционирование и промывку – с их помощью удаляются наиболее грубые примеси.

Следующим этапом является использование специальных технологий, таких как:

  • гравитационное обогащение – основной способ, сущность которого заключается в разделении компонентов смеси по плотности. Более легкие частицы уносятся водным потоком, тогда как тяжелые оседают на дно аппарата. Гравитационное воздействие можно усилить центрифугированием или добавлением химических реагентов, изменяющих смачиваемость компонентов песка;

  • электрическая и магнитная сепарация – представляет собой воздействие электрическим током и магнитным полем, приводящим к отделению некоторых примесей. Так, магнитное воздействие особо эффективно при очистке от частиц железа, обладающих магнитными свойствами.

По окраске

Бывает природный и окрашенный. Природный кварцевый песок имеет цвет от бледно-желтого до коричневато-желтого. Искусственное окрашивание проводится устойчивыми красками на основе синтетических связующих, позволяя создавать из песка оригинальные многоцветные орнаменты. Такой песок может быть цветным и белым.

По степени подготовки

В зависимости от технологических требований, песок может выпускаться в следующих разновидностях:

  1. Фракционированный – представляет собой конкретную фракцию песка, размеры которой ограничены техническим регламентом;

  2. Сухой – высушенный до воздушно-сухого состояния. Вместе с фракционированным песком может применяться в качестве рабочего тела пескоструйных аппаратов;

  3. Прокаленный песок – полностью обезвоженный путем прокаливания. Нагревание существенно выше 100 °С обеспечивает десорбцию влаги даже из глубоких пор кварца. Такой песок применяется в готовых строительных смесях, хранящихся длительное время – даже незначительное содержание влаги может привести в негодность всю смесь;

  4. Окатанный кварцевый песок – обладает менее абразивными свойствами, поэтому подходит для деликатного применения, например, песочниц на детских площадках;

  5. Формовочный кварцевый песок – применяется для получения литых кварцевых изделий и отличается высокой степенью обогащения.

Производство и добыча кварцевого песка

На территории России существует значительное количество крупных месторождений кварцевого песка. К наиболее известным относятся Чулковское (Московская обл.), Козловское (Брянская обл.), Елшанское (Волгоградская обл.), Березичское (Калужская обл.) Балашейское (Самарская обл.) месторождения и ряд других.

Отличия кварцевого строительного песок, добываемого из этих мест, заключаются в изначально высоких параметрах качества и большей стоимости. Важно понимать, что свойства песка из ближайшего карьера будут вполне достаточны для строительства небольших дачных сооружений, поэтому не стоит переплачивать. Если же целью является постройка крупного особняка, то экономия на качестве песка может негативно отразиться на долговечности дома.

Чем нормируются характеристики песка

Основным регулирующим документом является ГОСТ 2138-91, также существуют и другие нормативные документы (гост 22551 77, гост 51641 2000, 8736 93). В них отражены требования к основным параметрам качества и свойствам, а именно:

11

  1. Содержание глинистой составляющей. Выделяют 5 групп с установленными количествами глины от 0,2 до 2,0 %;

  2. Содержание диоксида кремния – от 99 % до 93 %, соответствующих группам от К1 до К5;

  3. Коэффициент однородности, отражающий вариацию размеров частиц относительно среднего (в %). Чем больше значение, тем однороднее песчаная смесь. Всего существует пять групп (от О1 до О5), отличающихся коэффициентом однородности (от 80 до 50 %);

  4. Фракционный состав. Данный параметр отражает средние размеры частиц кварцевого песка: до 0,14 мм; 0,14-0,18 мм, 0,19-0,23 мм, 0,24-0,28 мм, более 0,28 мм;

  5. Влажность. Сухие пески содержат не более 0,5 % влаги, влажные – не более 4,0 %, сырые – не более 6,0 %;

  6. В составе песка также нормируется содержание оксидов металлов, площадь поверхности зерен, их форма, газопроницаемость, а также потеря массы при прокаливании.

Эксплуатационные свойства кварцевого песка

К параметрам материала, влияющим на качество работы и определяющим сферу применения, относятся:

  • насыпная плотность – составляет порядка 1300-1500 кг/м3;

  • истинная плотность – находится в диапазоне 2600-2700 кг/м3. Значение истинной плотности применяется при расчетах объема цементного или бетонного раствора, получаемого при смешивании компонентов;

  • теплопроводность кварцевого песка – около 0,30 Вт/(м?°С). Значительное влияние на теплоизолирующие свойства оказывает форма и размеры песчаных гранул – чем плотнее их расположение и меньше зазоры, тем коэффициент теплопроводности выше;

  • температура плавления — максимальная рабочая температура кварцевого песка оценивается в 1050 °С, что вполне достаточно для любых строительных работ. При литье кварцевых изделий используются температуры 1700 °С и выше.

  • обычный кварцевый песок в рыхлом состоянии имеет объемный вес 1 500 кг/м3, а объемный вес составляет 1600 кг/м3. (10)

3.История разработки и эксплуатации Балашейского месторождения кремнистых пород

3.1. История открытия месторождения формовочных песков.

Город Сызрань и прилагаемые к нему территории всегда считались оживленным местом, стоящим на перекрестке водных и караванных путей из Европы в Азию и с Севера на Юг. Поэтому, пришедшая сюда более 120 лет назад железная дорога дала новый толчок промышленному развитию этого богатого природным разнообразием и красотой края. Близость заповедной Самарской луки, Жигулевских гор, раскинувшиеся за широкой Волгой степные просторы создали прекрасную природную жемчужину Среднего Поволжья, знаменитую не только богатой и разнообразной флорой и фауной, но и большим разнообразием и целой гирляндой полезных ископаемых. Здесь наряду с залежами нефти, сланцев, гранитного щебня, опоки и известняков различной твердости было открыто месторождение кварцевых песков.В 1941 году геолог конторы "Форморазведка" Е. А. Жидкова, обследовавшая местность вдоль железной дороги Москва - Куйбышев в районе ст. Балашейка, обратила внимание на огромный холм, возвышающийся над равниной. Местные жители его так и называли - " Балашейский бугор". При более тщательном обследовании оказалось, что он практически весь состоит из кварцевых песков.Так было открыто Балашейское месторождение формовочных песков. Благоприятные условия - близость железной дороги, небольшая вскрыша, а также высокое качество песков - поставили это месторождение в разряд первоочередных для проведения на нем детальных геологоразведочных работ, которые и были проведены в том же 1941 году. А грянувшая война и эвакуированный в Куйбышев из Воронежа авиационный завод потребовали начать промышленную разработку месторождения формовочных песков для отливки деталей военных самолетов. Всю войну Балашейка непрерывно снабжала авиастроителей формовочным песком, являясь структурной единицей - цехом № 78 - Куйбышевского моторостроительного завода им. М. В. Фрунзе.В 1948 году Балашейскому карьеру присваивается статус предприятия союзного значения и оно включается в состав Министерства станко­строительной и инструментальной промышленности.В 1949 году была произведена доразведка Балашейского месторождения, которая показала, что полезная толща представлена тремя горизонтами песков: сверху - глинистые, средние - кварцевые среднезернистые пески, а внизу -крупнозернистые.

А между средним и нижним горизонтами был обнаружен промежуточный горизонт слабоглинистых песков.Если в 40-е годы песок в основном добывался и грузился вручную, то в начале 50-х здесь появляется первая землеройная техника. Объемы отгрузки возрастают, продукцию карьера уже получают десятки крупных заводов Урала, Поволжья, Башкирии и других регионов страны.Развитию Балашейки способствует в эти годы добываемая рядом опока и диатомит, а также построенная и пущенная в эксплуатацию Волжская ГЭС -основной поставщик электроэнергии в регион. Но поистине вторым рождением для карьера явилось строительство Волжского автомобильного завода в г. Тольятти. Технология литейного производства итальянского гиганта автомобилестроения - фирмы "Фиат" - была отлажена на формовочные пески знаменитого на всю Европу карьера "ToppeдельЛaгo". И в начале освоения литейного производства в Тольятти весь формовочный песок был итальянский. Но когда в лаборатории фирмы "Фиат" исследовали песок Балашейского месторождения, то было сделано безоговорочное заключение - песок Балашейки нисколько не уступает по качеству песку из Италии, а значит, может быть использован в литейном производстве нового завода "Фиат" в Тольятти.В ноябре 1967 года Совет Министров СССР принял решение о строительстве на базе Балашейского месторождения обогатительной фабрики для обеспечения Волжского и других автомобильных заводов формовочным песком высшего качества.Генеральным подрядчиком строительства обогатительного комплекса был назначен Сызранский монтажно-строительный трест № 4. В период с 1969 года по 1972 год, кроме производственных корпусов, были построены жилые дома, средняя школа, детский сад. Большое развитие получила железнодорожная станция Балашейка. В значительно короткие сроки с 1969 года по 1974 гол было закончено строительство основного технологического производства и Балашейское карьероуправление формовочных материалов было преобразовано в Балашейский горнообогатительный комбинат формовочных материалов. В состав комбината вошли Балашейский и Чаадаевский (Пензенская обл.) участковые карьеры, обогатительная фабрика, транспортный цех, цех по вы­пуску противопригарных паст и покрытий, центральная лаборатория, другие производственные службы, обеспечивающие основное' производство, а также жилищно-коммунальное хозяйство, детский комбинат и столовая.Основными заказчиками комбината стали автогиганты страны: ВАЗ, КамАЗ, ГАЗ, УАЗ, МиАЗ, Челябинский тракторный и Чебоксарский агрегатный заводы, Саранский центролит.

Всего более 200 предприятий. Пущенный в эксплуатацию в 1974 году цех по изготовлению противопригарных паст и покрытий явился своего рода уникальным производством, без продукции которого не может обойтись ни одно литейное производство.Практически все 70-е, 80-е и 90-е годы комбинат справлялся со своей основной задачей - обеспечением качественным формовочным песком и противопригарными пастами металлургов и машиностроителей европейской части России и Сибири.В марте 1998 года приказом Минэкономики России комбинат был переименован в Государственное унитарное предприятие " комбинат формовочных материалов".В декабре 2000 года ГУП «Балашейский горнообогатительный комбинат» был акционирован. Комбинат получил сегодняшнее название - закрытое акционерное общество «Балашейские пески».В 2006 г. ЗАО «Балашейские пески» вошло в группу компаний «Quarzwerke», работающей на рынке производства кварцсодержащей продукции более 120 лет. В 2009 г. предприятие завершает первый цикл модернизации производства, что позволит получать кроме формовочных песков и качественные стекольные пески. ЗАО «Балашейские пески» это уникальное горнообогатительное предприятие, добывающее и перерабатывающее кварцевое сырье с содержанием диоксида кремния более 98,5%. На комбинате создан мощный горнообогатительный комплекс, использующий современные технологии по добыче и обогащению песков.Вся продукция ЗАО «Балашейские пески» имеет санитарно-эпидемиологические заключения выданы Управлением Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Самарской области.Заключения по радиационному качеству продукции выданы Лабораторией радиационного контроля Сызранского филиала ФГУ «Самарский ЦСМ» (4)(8) Приложение1

3.2. Описание месторождения опал-кристобалитовых пород.

Интерес, проявляемый к изучению кремнистых пород, определяется их свойствами. К ним следует отнести: тонкопористую структуру с развитой внутренней поверхностью; высокую химическую активность; малую плотность; низкие теплопроводность, кислото- и термостойкость. Эти особенности придают опал-кристобалитовым породам адсорбционные, фильтровальные, каталитические, связующие, теплоизоляционные и другие свойства. Свойства кремнистых пород определяют их направления использования, объемы потребления, промышленное значение.

Распространение кремнистого сырья, особенности фазового состава и структуры раскрывают широкую сферу его использования в различных отраслях.Основной потребитель кремнистых пород (более 70% добываемого сырья) - цементная промышленность, где они используются в качестве активных минеральных добавок, которые устраняют вредное влияние гидрата оксида кальция, переводя его в трудно растворимые в воде гидросиликаты кальция. Как минеральные добавки разрабатываются в основном месторождения опок и трепелов. В связи с тем, что потребности строительной индустрии в качественном цементе постоянно возрастают, ученые во всем мире занимаются поиском путей развития цементной промышленности. Одним из возможных вариантов развития считается использование в составе клинкерных вяжущих природных минеральных добавок. (5)

Кремнистые породы (диатомиты, трепелы, опоки) благодаря наличию в их составе аморфной активной кремнекислоты обладают рядом очень ценных свойств: тонкопористой структурой, сравнительно малой объемной массой и теплопроводностью. Совокупность указанных свойств предопределяет их эффективное использование в производстве строительных материалов и в частности при производстве керамических изделий. Опыт показывает, что использование кремнистых и глинистых пород в смеси с углесодержащими отходами позволяет значительно улучшить физико-механические свойства керамики за счет создания в процессе обжига восстановительной среды и перехода трехвалентного железа в более легкоплавкое двухвалентное, что обеспечивает более интенсивное спекание. (2)

«Жигулевские стройматериалы» - это единый комплекс по производству цемента и нерудных материалов, обеспечивающий своей продукцией строительные площадки Приволжского и Уральского федеральных округов.

Решение о создании комбината строительных материалов в Куйбышевской области приняли в 1955 году. Жигулевск для такого производства оказался местом самым подходящим: большие запасы сырья, топливно-энергетическая база, водные, железнодорожные и автомобильные дороги. Проектирование комбината поручили институту Гипроцемент, строительство и монтаж – Куйбышевгидрострою.

Годовая мощность будущего предприятия должна была равняться 1 миллиону 80 тысячам тонн цемента в год. На возведение жигулевского «первенца» тяжелой индустрии отвели всего 40 месяцев, вдвое меньше прежних норм Госстроя для сооружения цементных заводов средней мощности.

14 августа 1958 года начала действовать первая технологическая линия по производству цемента. Эта дата считается «днем рождения» предприятия. Руководить новым производством назначили Виктора Никитина. К декабрю 1958 года в эксплуатации находились уже две технологические линии по производству цемента, а через два года ввели в строй третью. (9) Приложение 3

Заключение

По итогам проведенного исследования мы сделали следующие выводы и сформулировали практические рекомендации.

Выводы

1. Детальный анализ литературу показал, что изучение кремнистых пород и история их разработки в родном крае будет способствовать расширению областей использования местного сырья и охране окружающей среды

2. Рассмотрев классификацию кремнистых пород, в составе которых преобладают опал, кристобалит и их промежуточные разности, по петрографическим признакам, мы выяснили, что они подразделяются на две группы. В первую группу входят диатомиты, спонголиты, радиоляриты и силикофлагеллиты, во вторую – опоки и трепелы. Промышленный интерес среди них представляют диатомиты, опоки и трепелы, в меньшей степени – спонголиты.

Песок — осадочная горная порода, а также искусственный материал, состоящий из зёрен горных пород. Очень часто состоит из почти чистого минерала кварца (вещество — диоксид кремния). Выделяют естественную и искусственную разновидности песка, отличающиеся способом добычи.

3.Описание кремнистых пород позволило нам выяснить, что Диатомит – мягкая легкая тонкопористая порода белого или светло- и желтовато-серого, иногда серого и темно-серого цвета, состоящая более, чем на 50 % из мельчайших (обычно 0,01–0,04 мм) опаловых панцирей (цельных или обломков) диатомей.. Объемная масса диатомитов в куске обычно не превышает единицы (увеличивается с возрастанием содержания обломочного и глинистого материала) и у лучших разностей составляет 0,5–0,7 т/м3, пористость достигает 70–75 %.

Спонголит – кремнистая порода, состоящая более, чем на 50 % из спикул кремневых губок (спонгий), представленных опал-кристобалитом, преобладающий размер их 0,02–1 мм. Цементирующая масса – опал-кристобалитовая и кристобалит-халцедоновая. В различном количестве присутствуют остатки раковин радиолярий и фораминифер. Цвет от светло-серого до зеленовато- и буровато-серого.

Обычно спонголиты представлены твердыми, уплотненными (напоминающими по внешнему виду опоки) разностями, среди которых нередко встречаются линзы, прослои и гнезда рыхлых разновидностей, сложенных преимущественно окатанными обломками спикул губок (спонгиевые пески)..

Трепел – рыхлая или слабо сцементированная тонкопористая порода, сложенная в основной своей массе мельчайшими (менее 0,01 мм) глобулярными частицами опал-кристобалитового кремнезема. По внешнему виду напоминает диатомиты – окраска от светло-серой, почти белой, до желто- и буровато-серой, объемная масса трепела в зависимости от содержания обломочного материала колеблется от 0,5 до 1,25 т/м, пористость составляет 60–70 %. Наблюдаются разности с существенным (до 15–20 % и более) содержанием цеолита из группы гейландита-клиноптилолита.

Опока – легкая плотная микропористая порода, сложенная в основном мельчайшими (менее 0,005 мм) частицами опал-кристобалитового кремнезема. В различном количестве присутствует обломочный (преимущественно кварцевый) и глинистый материал. Органические остатки (панцири диатомей, раковины радиолярий, спикулы губок) редки и плохой сохранности. Цвет от светло-серого, буровато-серого до темно-серого и даже черного. Объемная масса составляет 1,1–1,8 т/м3, пористость до 55 % (обычно 30–40 %). Прочность «нормальных» разностей от 5 до 20, выветрелых (трепеловидных) – от 3 до 7, крепких кремнеподобных – до 150 МПа, в некоторых разностях (обычно слабокарбонатных) присутствует цеолитовый компонент (до 10–20 %)

4. Анализ свойств кремнистых пород показал, что диатомиты, трепелы, опоки благодаря наличию в их составе аморфной активной кремнекислоты обладают рядом очень ценных свойств: тонкопористой структурой, сравнительно малой объемной массой и теплопроводностью. Совокупность указанных свойств предопределяет их эффективное использование в производстве строительных материалов и в частности при производстве керамических изделий. Опыт показывает, что использование кремнистых и глинистых пород в смеси с углесодержащими отходами позволяет значительно улучшить физико-механические свойства керамики за счет создания в процессе обжига восстановительной среды и перехода трехвалентного железа в более легкоплавкое двухвалентное, что обеспечивает более интенсивное спекание

5. Исследовав историю разработки кремнистых пород мы видим, что Балашейское месторождение играет важную роль в хозяйстве, экономике и внешних связях Сызранского района. Подводя итоги, можно смело утверждать, что Сызранский район - один из важнейших во всей экономике Самарской области. Однако экономика Сызранского района сталкивается с некоторыми проблемами как, например, отраслевые диспропорции и проблемы экологии.

Но следует также заметить, что Балашейское месторождение Сызранского района обладает огромным количеством перспектив и возможностей для дальнейшего развития экономики района и области.

Теперь необходимо искать новые отрасли использования такого уникального по свойствам сырья или искать новых заказчиков, которые изготавливают цементы. Проанализировав Российский рынок мы составили список возможных заказчиков (7) Приложение 2.

Библиографический список

1.М.Н. Баранова, С.Ф. Коренькова, Н.Г. Чумаченко – История освоения кремнистых пород

2.Полезные ископаемые Самарской области. Твёрдые неметаллические. Подземные воды. Углеводороды / А. А. Фёдоров, Н. Н. Пригода, Е.Я. Суровиков и др. - Самара: Издат. дом "Агни", 2008. - 168 с.

3.В кн.: Ерофеев, В.В. Самарская губерния - край родной / В. В. Ерофеев, Е.А. Чубачкин Т.1. - Самара: "Самар. кн. изд", 2007. - С.333-352

4.В кн.: Самарский краевед: историко-краеведческий сборник / сост. А.Н. Завальный. - Куйбышев:Кн. изд-во, 1990. - С.311-335

5.Евдокимов, А.Я. Влияние технической реконструкции в цементной промышленности на повышение объёмов производства, улучшение условий труда, социальной сферы и экологии в регионах. - Самара, 2000. - 62 с.

6.Горная энциклопедия - http://www.mining-enc.ru/k/kremnistye-porody

7.Строительный портал: http://www.nsp.su/factories/69/.

8.Сайт ЖСМ: http://www.eurocement.ru/cntnt/rus/products_rus.html.

9.Брошюра «Популярная цементология».

10. http://ostroymaterialah.ru/sypuchie/kvarcevyi-pesok-texnicheskie-xarakteristiki.html

Приложение 1

Приложение 2

ОАО «Ангарскцемент»

ОАО «Красноярский цемент»

ОАО «Новотроицкий цементный завод»

ОАО «Атакайцемент»

ОАО "Красносельскстройматериалы"

ЗАО «Пикалевский цемент»

ЗАО «Белгородский цемент»

ОАО «Кузнецкий цементный завод»

«Подгоренский цементный завод»

ОАО «Вольскцемент»

ЗАО «Липецкцемент»

Подольский Цементный Завод

ООО «Воркутацемент»

ОАО «МЦОЗ»

ЗАО «Савинский цементный завод»

ОАО «Воскресенскцемент»

ОАО Мальцовский цементный завод

ОАО «Себряковцемент»

ОАО «Горнозаводскцемент»

ЗАО «Михайловцемент»

ОАО «ЦЕСЛА»

ОАО «Искитимцемент»

ОАО «Мордовцемент»

Спасский цементный завод

ЗАО «Кавказцемент»

ЗАО «Невьянский цементник»

ЗАО «Осколцемент»

ЗАО «Катавский цемент»

ОАО «Новоросцемент»

Теплоозерский цементный завод

Таблица 1. Список возможных заказчиков кремнистых пород

Приложение 3

Просмотров работы: 1644