книги из ГПНТБ / Новопашин А.А. Минеральная часть поволжских сланцев. Теоретические основы формирования строительных материалов и опыт применения их в строительстве

А. А. НОВОПАШИН

МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОВОЛЖСКИХ СЛАНЦЕВ

Т е о р е т и ч е с к и е о с н о в ы ф о р м и р о в а н и я с т р о и т е л ь н ы х м а т е р и а л о в и о п ы т п р и м е н е н и я и х

вс т р о и т е л ь с т в е

Куйбышевское книжное издательство 1973

H 0—3—2—9 73

M148<03) — 73

6C3

H74

Книга «Минеральная часть поволжских сланцев» имеет целью определение рациональных путей комплексного исполь­ зования минеральных остатков после добычи и переработки горючих сланцев в строительстве и промышленности строи­ тельных материалов. Для более глубокой интерпретации про­ цессов формирования отходов горелых пород, шлаков и слан­ цевых зол, их свойств и способов переработки в строительные материалы автором разработаны новые теоретические поло­ жения, основанные на связи свойств минеральных кислород­ ных соединений с такими структурно-энергетическими показа­ телями, как ионная плотность, энергия связи между ионами, размер иона и координация.

Лабораторными и производственными исследованиями ус­

приготовления золопортландцементов, известково-зольных це­ ментов, ячеистых бетонов и строительных растворов. Подсчи­ тано, что при организованном использовании сланцевых отхо­ дов можно в несколько раз увеличить добычу сланца и полу­ чить значительный экономический эффект.

Гос. публичная научно - TttxHH-;». кая библиотека ССОИ

ЭКЗЕМПЛЯР ЧИТАЛЬНОГО З А Л А

Куйбышевское книжное издательство, 1973 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Грандиозные планы жилищного, культурного и промышленного строительства, намеченные XXIV съездом КПСС, требуют от строи­ тельной индустрии значительного напряжения сил и средств. Не­ прерывно растущие объемы работ обусловливают необходимость соответствующего расширения материальной базы и в первую оче­ редь бесперебойного обеспечения строительства строительными материалами. Вместе с тем с увеличением капитальных затрат на строительство особо остро встает проблема снижения его сто­ имости.

Решению этих задач в значительной степени должно способст­ вовать разумное и эффективное использование различных про­ мышленных отходов, в больших количествах получаемых в метал­ лургической, энергетической и химической промышленности. Пока транспортировка и складирование этих отходов тяжелым бременем ложатся на стоимость основной продукции, но при разумном ис­ пользовании отбросы могут превратиться в ценный продукт и вме­ сто убытков приносить значительный доход народному хозяйству страны.

В Среднем Поволжье имеются различные промышленные отхо­ ды, пригодные для использования в строительстве, но, бесспорно, и по количеству, и по качеству первое место среди них занимают от­ ходы от добычи и переработки кашпирских сланцев: пустые и го­ релые породы, шлаки и топливные золы. Строители в Среднем По­ волжье накопили некоторый опыт по их эффективному примене­ нию.

Издание предлагаемой вниманию читателя работы А. А. Новопашина «Минеральная часть поволжских сланцев», обобщающей

ются теоретические основы переработки минеральных отходов в строительные материалы, описываются свойства сланцевых горе­ лых пород и топливных зол, приводятся примеры их применения в строительстве и даются рекомендации по комплексному использо­ ванию.

Работа рассчитана на широкий круг инженерно-технических ра­ ботников в области строительства и производства строительных материалов и изделий.

С. И. Пашков,

начальник «сГлавсредневолжскстроя»

3

Горючие сланцы — весьма распространенные полезные иско­ паемые. Залежи их встречаются во многих странах Европы, Азии, на Американском континенте и других местах земного шара. Круп­ ные месторождения горючих сланцев имеются и в СССР: в Эстонии

мерно 2,5 млрд. тонн каменного угля или 1,5 млрд. тонн нефти.

По данным А. Н. Розанова и М. Д. Залесского, горючие слан­ цы этих месторождений однотипны по составу. По характеру орга­ нической части слаицы делятся на две группы: сапропелевые, пред­ ставляющие собой донные отложения древнего моря, и сапропеле- во-гумусовые, содержащие кроме сапропелевого вещества элемен­ ты наземных растений (тонкоизмельченные стеблевые ткани, сгустки гумусового вещества, пыльца, кутикулы и т. п.). Минераль­ ная часть сланцев состоит из глины и зерен алевритовой фракции с примесью карбонатов кальция. Пласты сланцев переслаиваются мергелистыми и битуминозными глинами, содержащими более или менее сохранившиеся раковины аммонитов и белемнитов.

Разработка залежей горючих сланцев, начатая в 20-х годах по инициативе Владимира Ильича Ленина, в предвоенные годы до­ стигла значительного развития. Успешно эксплуатировались три месторождения: Ундорское — в районе г. Ульяновска, Кашпирское — около г. Сызрани и Савельевское — в Саратовской области. Велись интенсивные разведки на Общем Сырте, где залегание сланцев оказалось наиболее богатым.

4

Услоіные овоэначения:

Освоенные месторождения -1-Унаорс/іое,

2- кашпирслоР,

3- Сабельеаское

Рис. 1. Месторождения горючих сланцев в Поволжье.

Открытие в Поволжье крупных залежей нефти и газа выдвину­ ло этот район в число основных тошшвоснабжающих районов Со­ ветского Союза. На базе нефти и газа выросла мощная химическая промышленность, развитие которой в значительной мере способст­ вовало превращению этого некогда аграрного района - в промыш­ ленный.

Горючие сланцы не смогли конкурировать с нефтью и газом ни как топливо, ни как химическое сырье. В результате были полно­ стью законсервированы шахты в Ульяновской и Саратовской обла­ стях и резко уменьшена добыча сланцев в Куйбышевской области.

нической части. Изучение химической природы органического ве­ щества, проводившееся в 1953—1954 гг. Всесоюзным научно-иссле­ довательским институтом по переработке сланцев (ВНИИПС) и Институтом горючих ископаемых АН СССР, показало, что слан­ цевая смола, полученная в прямоточно-пиролизном генераторе, со­ держит вещества, которых мало или совсем нет в нефти. Пример­ ный состав сланцевой смолы таков: ароматические углеводороды и типосоединения— около 46%; полимеры, асфальтены и проч.— около 24%; кислородные и сернистые соединения — до 18%; кис­ лые и основные соединения — до 10%; парафиновые, олефиновые и нефтеновые соединения — около 2,5%.

Из этой комбинации органических веществ на сланцеперегонном заводе изготовляют чрезвычайно ценные для народного хозяйства препараты, часть которых уникальна и служит предметом экспорта (табл. 1. 2). Надо полагать, что перечень органических продуктов, которые можно изготовлять из сланцевой смолы, отнюдь не ис­ черпан.

6

теплоэнергетических станциях также весьма заманчивы. Примером

щей промышленности, попутном газе и привозном каменном угле.

К этому нужно готовиться уже сейчас, так как сжигание сланца

Если к этому добавить пустые породы, накопляющиеся в терриконниках, то общее количество минеральных остатков от добычи и пе­ реработки сланца достигнет 80%.

Эти остатки в виде пылевидной золы, получающейся при сжи­ гании сланца, шлаков сланцеперегонного завода и горелых пород в терриконниках шахт, создают большие эксплуатационные труд­ ности, так как их надо транспортировать и складировать. Посте­ пенно накопляющиеся отвалы отходов занимают значительные пло-

7

щади, пригодные для другого, более целесообразного использова­ ния; пыль, уносимая ветром, загрязняет окружающую местность, а вода после гидрозолоудаления требует специальной очистки. Вслед­ ствие этого расходы на золоудаление весьма значительны и дости­ гают в отдельных случаях 1 руб. 50 коп. на 1 т транспортируемой золы. Газы, выделяющиеся при самовозгорании пустых пород, от­ равляют атмосферу в прилегающем к шахтам районе. Все это слу­ жит основанием для вывода, что при широком использовании слан­ цев необходимо в первую очередь решить проблему утилизации ми­ неральных остатков от их добычи и сжигания.

Опыт других отраслей промышленности показывает, что наи­ более крупным потребителем минеральных остатков является про­ мышленность строительных материалов и строительство, для кото­ рых шлаки и золы служат сырьем, а иногда и объектом непосред­ ственного использования. Возможность изготовления из минераль­ ных отходов стеновых материалов, минеральной ваты и утепляющих засыпок, пористых заполнителей и ячеистых бетонов, а также мест­ ных вяжущих веществ позволяет одновременно решить две задачи: утилизацию отходов и обеспечение строительства строительными материалами. Особенно большое значение это имеет для заволж­ ских степей, где для промышленности строительных материалов, кроме суглинков, другого сырья нет.

для обеспечения жилищного, промышленного и культурного строи­

миллионах тонн гидравлических вяжущих веществ, в миллионах кубометров заполнителей для бетона и в больших количествах других, не менее важных материалов.

8