Сырье для изготовления строительных материалов. Природные строительные материалы и сырьё для их производства Какое природное сырье используется промышленностью строительных материалов

строительный материал промышленность

На развитие и размещение отраслей промышленности строительных материалов, в общем, оказывают влияние следующие факторы:

• · природно-климатические условия;
• · наличие собственной сырьевой базы;
• · профессиональный уровень занятых в промышленности строительных материалов;
• · объёмы инвестиций, направляемых на развитие отрасли;
• · экологический фактор;
• · научно-технический прогресс (НТП) и степень его внедрения;
• · наличие в регионе собственной строительной базы и мощностей;
• · уровень экономического развития и технической оснащённости региона.

Рассмотрим наиболее важные факторы, влияющие на развитие и размещение отраслей промышленности строительных материалов.

Сложившаяся география производства «повторяет», с одной стороны, размещение освоенных источников природного сырья, о чём пойдёт речь далее, с другой - размещение капитального строительства.

Промышленность строительных материалов опирается на весьма распространённую сырьевую базу, границы которой всё долее расширяются под влиянием технического прогресса и вовлечения в оборот новых ресурсов минерально-строительного сырья. При этом, однако, надо учитывать следующие обстоятельства.

Во-первых, обращает на себя внимание сильная дифференциация условий развития производства: разные районы страны отличаются один от другого как по количеству, так и по составу сырьевых ресурсов. Отдельные виды минерально-строительного сырья распространены на территории России далеко не в одинаковой мере. Если, например, кирпичные глины, известковое сырьё или заполнители для бетона встречаются почти повсеместно, то ресурсы цементного сырья более ограничены; ещё меньшим распространением обладают огнеупорные глины, стекольные пески, гипсы и мел, а такой материал, как асбест, представлен лишь единичными месторождениями. В то же время любое минерально-строительное сырьё характеризуется неравномерным размещением. Показательно, что огромная по площади Западно-Сибирская низменность, в разных частях которой ведётся крупное индустриальное строительство, практически лишена сырья для производства цемента и других вяжущих материалов, бутового камня и щебня.

Внутри страны наблюдаются территориальные различия по степени обеспеченности промышленности тем или иным минерально-строительным сырьём. Однако каждый район имеет своеобразное сочетание сырьевых ресурсов, определённый комплекс полезных ископаемых, являясь избыточным по одним видам сырья и дефицитным по другим, что находит отражение в специализации и масштабах производства строительных материалов.

Во-вторых, рост производственной концентрации, сопровождающийся увеличением мощности предприятий, как бы ограничивает круг возможных для вовлечения в эксплуатацию ресурсов, заставляя ориентироваться на соответствующие по размерам все более крупные источники минерально-строительного сырья.

Н размещение промышленности строительных материалов оказывает существенное влияние наличие сырья. Зависимость производства от сырьевых баз объясняется, прежде всего, большим объёмным весом и крайне низкой транспортабельностью минерально-строительного сырья. Так, перевозка песка или гравия автомашинами на расстояние 50 км обходится в 10 раз дороже по сравнению с их добычей. Благодаря относительно легким условиям разработки и высокому содержанию компонентов минерально-строительное сырьё отличается дешевизной и, как правило, не требует предварительного обогащения. Но удельные расходы его на единицу готовой продукции довольно велики. Например, для получения 1 т цементного клинкера надо потратить от 1,5 до 2,5 т известняка и глины, 1 т извести - 2 т известняка, 1 т керамических труб - до 1,5 т глины и т.д. В некоторых случаях помимо количества крайне важную роль играет качество сырья. В частности, цементное производство нуждается в известняках и глинах определённых кондиций (с минимальным содержанием окиси магния в одних и окиси кремния в других). При этом источники известняков и глин должны быть территориально совмещены.

Наконец, то обстоятельство, что сырьё составляет значительную часть себестоимости строительных материалов и что образующиеся при его использовании отходы не утилизируются, лишний раз подтверждает тяготение производства к сырьевым базам.

С другой стороны, размещение промышленности строительных материалов во многом зависит от потребительского фактора. При массовости и повсеместности использования сами по себе строительные материалы обладают сравнительной дешевизной и большим объёмным весом, а вследствие этого низкой транспортабельностью. Многие из них (железобетонные изделия и конструкции, вяжущие материалы, кирпич) даже менее транспортабельны, нежели исходное сырьё. К примеру, затраты по перевозке железобетонных изделий на расстояние 100 км составляют 25-40% их стоимости. Стремление к сокращению транспортных расходов заставляет приближать производство строительных материалов непосредственно к местам потребления, то есть к объектам строительства.

Распространённость сырьевых ресурсов, дешевизна и грузоёмкость сырья и готовой продукции, массовость и повсеместность их использования обусловливают главную экономико-географическую особенность промышленности строительных материалов - одновременное тяготение производства к сырью и потребителю.

По отношению к источникам сырья и местам потребления готовой продукции предприятия промышленности строительных материалов делят на три типа. Одни из них заняты добычей, а также предварительной обработкой сырья и территориально приурочены к определённым природным ресурсам. Другие изготовляют материалы (цемент, гипс, известь и другие), которые затем подвергаются дальнейшей обработке. Эти предприятия включают полный цикл производства - от сырья до готовой продукции - и, как правило связаны с сырьевыми базами. Третий тип - предприятия, выпускающие готовые изделия из материалов, прошедших предварительную обработку. Они подразделяются в свою очередь на предприятия с полным производственным циклом, которые в основном тяготеют к сырью (стекло, кирпич и другие), и на предприятия, работающие на привозных полуфабрикатах, с размещением в местах потребления (бетон, железобетонные изделия и конструкции и другие).

Как отрасль, обслуживающая строительство, промышленность строительных материалов служит звеном любого производственно-территориального комплекса. Разрыв между производством и потреблением строительных материалов приводит к нарушению принципа достижения наивысшей производительности общественного труда при минимальных его затратах. Поэтому комплексное развитие экономических районов страны немыслимо без создания местных баз строительных материалов. Обеспечение строительства необходимыми материалами на месте - момент, ускоряющий развитие производительных сил.

Роль отдельных производств в территориальном разделении труда различна. В этом отношении промышленность строительных материалов представлена двумя группами.

К первой группе принадлежат производства, которые дают сравнительно транспортабельную продукцию, потребляемую в относительно небольших по весу количествах - цемент, гипс, известь, стекло, асбестоцементные изделия и другие. Они пользуются сырьём, которое ограничено в распространении. Предприятий этой группы не так много, но каждое из них обслуживает часто потребителей разных районов.

Вторую группу образуют производства, выпускающие наиболее массовую и нетранспортабельную продукцию - песок, гравий, щебень, стеновые материалы, железобетонные изделия и конструкции и другие. В этой группе насчитывается большое число предприятий, которые используют широко распространённое сырьё и обслуживают в основном местных потребителей.

Также, в зависимости от назначения и характера обслуживания могут проектироваться следующие типы предприятий по производству строительных материалов:

• · межрайонные (обслуживающие два и более экономических районов) - заводы по производству цемента строительного и технического, стекла строительной керамики, санитарно-технического оборудования и другие;
• · районные (обслуживающие район в целом или его отдельные части) - заводы по производству железобетонных изделий массового применения, лёгких заполнителей и другие;
• · местные (обеспечивающие потребности узла сосредоточенного строительства) - полигоны по производству малотранспортабельных, крупногабаритных изделий, передвижные мобильные предприятия и другие;
• · опорно-тыловые базы - предприятия, обеспечивающие районы нового освоения и расположенные в каком-либо пункте освоенного района.

С точки зрения факторов размещения отраслей промышленности строительных материалов, можно выделить следующие отрасли:

• · отрасли преимущественно сырьевой ориентации - производство цемента, строительного кирпича и керамической черепицы, производство керамики, керамических труб, асбестоцементных и шиферных изделий, производство стекла, гипса, извести, нерудных строительных материалов (гравий, щебень, и другие.), то есть это отрасли, где велики удельные расходы сырья на единицу готовой продукции
• · отрасли преимущественно потребительской ориентации - производство бетона, железобетонных изделий и конструкций, мягкой кровли, теплоизоляционных материалов, стеновых материалов и другие, то есть это отрасли, где продукция обладает сравнительной дешевизной и большим объёмным весом, а вследствие этого - низкой транспортабельностью.

В связи с этим, можно выделить особенности, свойственные промышленности строительных материалов:

• · большая материало-, топливо-, энерго-, грузо- и трудоёмкость выпускаемой продукции;
• · расположение большинства предприятий в зоне потребления продукции;
• · широкие межотраслевые и внутриотраслевые связи по кооперации производства;
• · необходимость удовлетворения потребностей в своей продукции по регионам всей страны.

Однако, особенности промышленности строительных материалов, приведённые выше отличаются от особенностей строительного комплекса.

Особенности строительного комплекса:

• · наличие собственной материально-технической базы;
• · целевая направленность на обеспечение целостности комплекса, кооперирования и специализации труда;
• · комплексность и сбалансированность развития;
• · маневренность отдельных звеньев от характера строительной продукции;
• · обособление отраслей внутри строительного комплекса и усиление взаимозависимости.

Научной основой развития и размещения производства строительных материалов и конструкций по регионам страны служат региональные комплексные программы НТП, то есть отраслевые схемы развития материально-технической базы строительства. Перечень строительных материалов, включаемых в комплексные программы таков:

• · сборные железобетонные и бетонные изделия;
• · детали крупнопанельного и объёмноблочного домостроения;
• · стальные конструкции, конструкции и изделия из алюминия и алюминиевых сплавов;
• · деревянные конструкции и столярные изделия;
• · асбестоцементные конструкции и изделия;
• · стеновые блоки и строительный кирпич;
• · нерудные материалы и пористые заполнители;
• · известь, гипс, сухая гипсовая штукатурка и другие местные вяжущие материалы;
• · теплоизоляционные материалы;
• · монтажные заготовки, узлы и детали;
• · товарный бетон, строительный раствор, асфальтобетон;
• · товарная арматура, закладные детали

К природным минеральным материалам относят горные породы и минералы, из которых получают искусственные строительные материалы на основе вяжущих веществ - цемент, гипс, известь и некоторые другие.

Природные минеральные материалы делят на две группы:
- горно-технические;
- горно-химические.

К горно-техническим материалам относят каолины, огнеупорные глины, кварцевые пески, карбонатные породы, гипс, мел, кварциты и другие породы.

К горно-химическим материалам относят фосфориты, селитры, мел и другие. Для устройства фундаментов они не используются.

Глина - осадочная порода, состоящая из мельчайших частиц размером примерно 0,001 мм. Это качество глины обуславливает ее высокую дисперсность, то есть хорошую смешиваемость с водой. Глина обладает и пластичностью - способностью принимать в разведенном виде любую форму.

Существует несколько видов глин:
- каолин, или белая глина, служащий сырьем для изготовления фарфоровой посуды;
- формовочная глина, из которой выполняют формы для литья металлов;
- цементная;
- кирпичная.

Цементные глины, различающиеся цветом и минеральным составом, используются при получении портландцемента, кирпичные глины с примесью песка - для изготовления кирпичей.

В зависимости от содержания песка глины бывают жирными или тощими. В жирных глинах песка мало, а в тощих много.

В древности для строительства зданий применяли кирпич-сырец. Делали его следующим образом: сбивали деревянный ящик-форму и наполняли его глиной, после чего высушивали на солнце и обмазывали битумом.

Египтяне заметили, что после обжига глина приобретала свойства камня. Так возникло кирпичное производство, сохранившееся и до наших дней.

В России обожженный кирпич появился в 1476 году. Именно тогда зодчий В. Ермолин реставрировал одну из старых церквей «кирпичом ожиганным».

Отдельно стоит группа строительных материалов специального назначения - кирпич клинкер, кирпич глиняный лекальный и кислотоупорный кирпич. Для устройства фундаментов особой прочности используют кислотоупорный кирпич, приспособленный для защиты строительных конструкций от действия агрессивной среды.

Обожженный, или строительный, кирпич бывает нескольких видов:
- обыкновенный;
- облицовочный;
- дорожный;
- огнеупорный.

Облегченный пустотелый, продольно-дырчатый и вертикально-дырчатый кирпичи (рис. 6), отличающиеся высокими теплоизоляционными свойствами, применяют при возведении легких внутренних стен.

Рис. 6. Виды кирпичей: а -продольно-дырчатый; б дырчатый (размеры даны в мм)

Размеры массивного и полого силикатного кирпича практически не отличаются от размеров обычного обожженного кирпича. В массивном кирпиче могут быть сквозные отверстия (рис. 7).

Из б граней кирпича выделяют две большие, так называемые постели, при кладке - верхнюю и нижнюю. Другие большие грани называют ложковыми, а две небольшие - тычковыми (рис. 8).

Рис. 7. Массивный кирпич (размеры даны в мм)

Для выполнения того или иного вида перевязки при строительстве нередко приходится делить кирпич на части, которые имеют специфические названия. Так, например, часть кирпича, нижняя и верхняя «три четверти»; расколотый пополам по всей длине кирпич образует длинные половины. Часть кирпича, отколотая поперек его длинной части, с размером, равным высоте кирпича, называется четвертью.

Рис. 8. Грани кирпича: а - постели которого имеют постель; б - ложковая; в - тычковая форму квадрата, называется

Промышленность строительных материалов - базовая отрасль строительного комплекса. Она относится к числу наиболее материалоемких отраслей промышленности. Материалоемкость определяется отношением количества или стоимости израсходованных на производство продукции материальных ресурсов к общему объему продукции. Учитывая, что многие минеральные и органические отходы по своему химическому составу и техническим свойствам близки к природному сырью, а во многих случаях имеют и ряд преимуществ (предварительная термическая обработка, повышенная дисперсность и др.), применение в производстве строительных материалов промышленных отходов является одним из основных направлений снижения материалоемкости этого массового многотоннажного производства. В то же время снижение объемов разрабатываемого природного сырья и утилизация отходов имеет существенное экономико-экологическое значение. В ряде случаев применение сырья из отвалов промышленных предприятий практически полностью удовлетворяет потребности отрасли в природных ресурсах.

Первое место по объему и значению для строительной индустрии принадлежит доменным шлакам, получаемым в качестве побочного продукта при выплавке чугуна из железных руд. В настоящее время доменные шлаки являются ценным сырьевым ресурсом для производства многих строительных материалов и прежде всего портландцемента. Использование доменных шлаков как активного компонента цемента позврляет существенно увеличить его выпуск. Европейскими нормами разрешается вводить в портландцемент до 35% доменного гранулированного шлака, а в шлакопортландцемент - до 80%. Ввод доменных шлаков в сырьевую смесь увеличивает производительность печей и снижает расход топлива на 15%. При использовании доменных шлаков для производства шлакопортландцемента снижаются топливно-энергетические затраты на единицу продукции почти в 2 раза, а себестоимость - на 25-30%. Кроме того, шлак как активная добавка значительно улучшает ряд строительно-технических свойств цемента.

Доменные шлаки стали сырьем не только для традиционных, но и для таких сравнительно новых эффективных материалов, как шлакоситаллы - продуктов, полученных методом каталитической кристаллизации шлакового стекла. По прочностным показателям шлакоситаллы не уступают основным металлам, существенно превышая стекло, керамику, каменное литье, природный камень. Шлакоситаллы в 3 раза легче чугуна и стали, они имеют прочность на истирание в 8 раз выше, чем у каменного литья и в 20-30 раз, чем у гранита и мрамора.

По сравнению с доменными пока значительно в меньшей степени используются сталеплавильные шлаки и шлаки цветной металлургии. Они являются большим резервом получения строительного щебня и могут быть с успехом использованы в производстве минеральной ваты, портландцемента и других вяжущих материалов, бетонов автоклавного твердения.

Большим количеством отходов в виде различных шламов характеризуется глиноземное производство. Несмотря на отличия в химическом составе шламов, остающихся после выщелачивания А1203 из природного глиноземсодержащего сырья, все они содержат 80-85% гидратированного двухкальциевого силиката. После обезвоживания этот минерал обладает способностью твердеть как при нормальной температуре, так и в условиях тепловлажностной обработки. Наиболее крупнотоннажный отход глиноземного производства - нефелиновый (белитовый) шлам - с успехом используется для производства портландцемента и других вяжущих, материалов автоклавного твердения и др. При применении нефелинового шлама в производстве портландцемента расход известняка сокращается на 50--60%, производительность вращающихся печей повышается на 25-30%, а расход топлива снижается на 20-25%.

Большое количество отходов в виде золы и шлаков, а также их смесей образуется при сжигании твердых видов топлива. Их выход составляет: в бурых углях - 10-15%, каменных углях - 5-40%, антраците - 2-30%, горючих сланцах - 50-80%, топливном торфе - 2-30%. В производстве строительных материалов обычно используются золы сухого удаления и золошлаковая смесь из отвалов. Область применения золошлакового сырья в производстве строительных материалов чрезвычайно разнообразна. Наиболее значительными направлениями использования топливных зол и шлаков являются дорожное строительство, производство вяжущих, тяжелых и ячеистых бетонов, легких заполнителей, стеновых материалов. В тяжелых бетонах золы используют, в основном, в качестве активной минеральной добавки и микронаполнителя, что позволяет снизить расход цемента на 20-30%. В легких бетонах на пористых заполнителях золы применяют не только как добавки, снижающие расход цемента, но и как мелкий заполнитель, а шлаки в качестве пористого песка и щебня. Золы и шлаки используются также для изготовления искусственных пористых заполнителей легких бетонов. В ячеистых бетонах зола применяется как основной компонент или добавка для снижения расхода вяжущего.

Все большее применение в промышленности строительных материалов находят отходы угледобычи и углеобогащения. На углеобогатительных фабриках угольных бассейнов ежегодно образуются миллионы тон отходов, которые с успехом могут быть использованы для получения пористого заполнителя и кирпича. Использование отходов углеобогащения в качестве топливной и отощающей добавки при изготовлении керамических изделий позволяет сократить расход условного топлива на 50-70 кг на 1000 шт. кирпича и повысить его марку. При строительстве дорог отходы угледобычи могут широко использоваться в конструкции дорожной одежды.

Ценнейшее сырье для промышленности строительных материалов представляют собой отходы горнорудных предприятий и предприятий нерудной промышленности. Можно привести немало примеров эффективного использования вскрышных пород, отходов обогащения руд, отсевов дробления как сырья для получения вяжущих, автоклавных материалов, стекла, керамики, фракционированных заполнителей. Эксплуатационные расходы на получение 1 м3 щебня из отходов горнорудных предприятий в 2-2,5 раза ниже, чем на добычу его из карьеров.

Значительным выходом отходов, представляющих интерес для производства строительных материалов, характеризуется химическая промышленность. Основными из них являются фосфорные шлаки и фосфогипс . Фосфорные шлаки - отходы при возгонке фосфора в электропечах - перерабатываются, в основном, в гранулированные шлаки, шлаковую пемзу и литой щебень. Гранулированные электротермофос-форные шлаки близки по структуре и составу к доменным и так же с высокой эффективностью могут использоваться в производстве цементов. На их основе разработана технология шлакоситаллов. Использование фосфорных шлаков в производстве стеновой керамики позволяет повысить марку кирпича и улучшить другие его свойства.

Потребности промышленности строительных материалов в гипсовом сырье практически в полной мере можно удовлетворить за счет гипсосодержащих отходов промышленности и, в первую очередь, фосфогипса. К настоящему времени разработан ряд технологий получения строительного и высокопрочного гипса из фосфогипса, реализованных пока недостаточно. Этому в определенной мере способствует существующая ценовая политика на природное сырье, не поощряющая в полной мере альтернативных вторичных сырьевых ресурсов. В Японии, где нет собственных запасов природного гипсового сырья, для получения разнообразных гипсовых изделий фосфо-гипс используют практически полностью.

Применение фосфогипса эффективно также в производстве портландцемента, где он не только позволяет, как и природный гипсовый камень, регулировать сроки схватывания цемента, но, будучи введенным в сырьевую смесь, выполняет роль минерализатора, снижающего температуру обжига клинкера.

Большая группа эффективных строительных материалов изготавливается из отходов древесины и переработки другого растительного сырья. С этой целью используют опилки, стружку, древесную муку, кору, сучья, костру и т. д. Все древесные отходы можно разделить на три группы: отходы лесозаготовительной промышленности, отходы лесопильного производства и отходы деревообрабатывающей промышленности.

Из отходов древесины, полученных на различных стадиях ее переработки, изготовляют древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, арболит, ксилолит, опилкобетон, ксилобетон, фибролит, коро-лит, древесные пластики. Все эти материалы в зависимости от области применения разделяют на конструкционно-теплоизоляционные, теплоизоляционные и отделочные.

Применение материалов на основе древесных отходов, наряду с высокими технико-экономическими показателями, обеспечивает архитектурную выразительность, хороший воздухообмен и микроклимат помещений, улучшенные теплотехнические показатели.

Значительный объем отходов, которые могут служить вторичными сырьевыми ресурсами, образуется на самих предприятиях строительных материалов. Это, наряду с отходами производства нерудных материалов, стекольный и керамический бой, цементная пыль, отходы производства минеральной ваты и др. Комплексное использование сырья на большинстве предприятий позволяет создавать безотходные технологии, при которых полностью сырьевые ресурсы перерабатываются в строительные материалы.

Существенные резервы для развития сырьевого потенциала в производстве строительных материалов представляют отходы городского хозяйства. В передовых странах мира в составе твердых бытовых отходов превалируют макулатура, полимерные продукты, текстиль, стекло. Имеется многолетний опыт производства на базе этих отходов картона, волокна, строительных пластмассовых изделий и др.

При оценке промышленных отходов как сырья для производства строительных материалов необходимо учитывать их соответствие нормам на содержание радионуклидов. Как природное, так и техногенное сырье включает радионуклиды (радий-226, торий-232, калий-40 и др.), которые являются источниками у-радиоизлучений. При распаде радия-226 выделяется радиоактивный газ, который поступает в окружающую среду. По расчетам специалистов, он вносит до 80% в общую дозу облучения людей.

В соответствии со строительными нормами в зависимости от концентрации радионуклидов строительные материалы делятся на три класса:

1-й класс. Суммарная удельная активность радионуклидов не превышает 370 Бк/кг. Эти материалы используются для всех видов строительства без ограничений.

2-й класс. Суммарная удельная активность радионуклидов находится в диапазоне от 370 до 740 Бк/кг. Эти материалы могут быть использованы для дорожного и промышленного строительства в границах территории населенных пунктов и зоны перспективной застройки.

3-й класс. Суммарная удельная активность радионуклидов не превышает 700, но ниже 1350 Бк/кг. Эти материалы можно использовать в дорожном строительстве за границами населенных пунктов - для оснований дорог, дамб и др. В границах населенных пунктов их можно применить для строительства подземных сооружений, покрытых слоем грунта толщиной более 0,5 м, где исключено длительное пребывание людей.

Если величина суммарной удельной активности радионуклидов в материале превышает 1350 Бк/кг, вопрос о возможном применении таких материалов решают в каждом случае отдельно при согласовании с органами здравоохранения.

Содержание радионуклидов в промышленных отходах определяется их происхождением, концентрацией природных радионуклидов в исходном сырье. Например, в фосфогипсах ряда стран концентрация радионуклидов по радию-226 находится в пределах 600-1500 Бк/кг, торию-232 - 5-7Бк/кг и калию-40 - 80-110 Бк/кг. Фосфогипсы российских и украинских предприятий имеют незначительную активность, которая не превышает 1005 Бк/кг.

В Европейских нормах запрещается использование в строительстве материалов с радиационным излучением свыше 25 нКи/кг; рекомендуется контролировать материалы с радиационным излучением от 10 до 25 нКи/кг и считать нерадиоактивными материалы с радиационным излучением менее 10 нКи/кг.

Широкая утилизация отходов в производстве строительных материалов требует решения ряда организационных и научно-технических проблем. Необходима региональная каталогизация отходов с указанием их полной характеристики. Требует развития стандартизация отходов как сырьевых ресурсов в производстве конкретных строительных материалов. Масштабы утилизации промышленных отходов и отходов городского хозяйства будут расширяться по мере внедрения комплекса технических мер по стабилизации их состава, повышению степени технологической подготовки (снижение влажности, гранулирование и др.).

Огромное значение имеет экономическое стимулирование, включающее вопросы ценообразования, финансирования, материального стимулирования.

1. Цементное сырье. В 2003 году учтено и зачислено в государственный резерв пока единственное в области месторождение маломагнезиальных инвестняков – Худошихинское, расположенное в Первомайском районе. Месторождение с запасами около 50 млн. тонн способно полностью удовлетворить потребности области на ближайшие 20-30 лет в сырье для производства строительной извести и цемента Разработка месторождения сдерживается необходимостью значительных объемов инвестиций, сложными горно-геологическими условиями добычи и отсутствием коммуникаций в районе расположения сырья.

2. Гипс, ангидрит. Область располагает значительными разведанными запасами высококачественного гипса и ангидрита, используемых в производстве строительного гипса, портландцемента, ангидритового цемента и облицовочных плит. Из 6 месторождений сульфатных пород с запасами гипса 588,2 млн. тонн и ангидрита 224,5 млн. тонн в настоящее время разрабатывается только одно – Бебяевское в Арзамасском районе. Действующий на его сырьевой базе Пешеланский гипсовый завод «Декор-1» ежегодно добывает подземным способом наклонной штольней 200-220 тыс. тонн гипсового камня. Сырье используется для производства алебастра и цемента. Балансовые запасы гипса Бебяевского месторождения составляют 70,6 млн. тонн. Перспективными являются Гомзовское и Павловское месторождения в Павловском районе. В государственном резерве для подземной отработки числятся 4 месторождения – Новосёлковское в Арзамасском р-не, Анненковское в Вадском р-не, Ичалковское в Перевозском р-не и Павловское в Павловском р-не.

3. Карбонатные породы для производства строительного камня и щебня. В области учтено 24 месторождений этого вида сырья с суммарными запасами 282,9 млн м³. Наиболее крупными являются Гремячевское в Кулебакском и Ардатовском р-нах, Анненковское в Перевозском р-не, Каменищинское в Бутурлинском р-не, Ичалковское в Лысковском р-не, Худошихинское в Первомайском районе.

5. Кирпично-черепичное сырьё . В настоящее время разведано 45 месторождений кирпичных суглинков и глин с запасами 85,5 млн. м³. В 2008 г. горные работы велись на 5 месторождениях, это месторождение «Муравей» в Перевозском районе, Осиновское месторождение в Дивеевском районе, Богородское месторождение, «Красный Родник» в Кулебакском районе и Салганское в Краснооктябрьском.

6. Глины керамзитовые и керамдоровые . В области для производства керамзита учтено 10 месторождений, наиболее крупным являются месторождения Песочненское и Новоотносское I в Дальнеконстантиновском р-не, а также Ужовское на границе Большеболдинского и Починковского районов. Для производства керамдора – высокопрочного керамического запонителя для бетонов и асфальтобетонов разведаны вскрышные моренные суглинки Гремячевского месторождения доломитов.

7. Пески для строительных работ и силикатных изделий в области распространены практически повсеместно. По области учтено 27, а разрабатывается 19 месторождений строительных песков с суммарными запасами 134,7 млн м³. Постоянная добыча осуществляется на 9 месторождениях, наиболее крупные: Вареховское в Володарском р-не, Дзержинское, Большое Пикинское в Борском р-не, Пятницкое в Навашинском р-не. Сырье используется для производства силикатного кирпича, стеновых блоков, панелей, в качестве наполнителя бетона.

7. Песчано-гравийный материал . Разведано одно месторождение – Волжское, расположенное на левобережной пойме Волги в Борском р-не по обе стороны железнодорожного моста. Оно состоит из двух участков с суммарными запасами 25,3 млн. м³. Месторождение не разрабатывается из-за сложных горно-технических условий. В эксплуатации находится Синявское русловое месторождение песчано-гравийно-щебеночного материал, расположенное в русле Оки в 35 км выше г. Павлово.. Разведано Фокинское месторождение песчано-гравийных материалов в Воротынском р-не и Гординское месторождение валунно-гравийного материала в Варнавинском р-не.

Стекольные пески.

На территории области известны 12 месторождений и проявленийэтого сырья. Стекольные пески Разинского и Суринского месторождений в Лукояновском районе имеют низкое качество и пригодны лишь для производства стекла темного цвета для производства стеклотары. Кварцевыми песками высокого качества сложено Сухобезводненское месторождение в Краснобаковском районе с запасами 24,93 млн. тонн. Это месторождение уникально, оно одно из крупнейших в Европе. Освоение этого месторождения позволит создать 145 рабочих мест и обеспечит потребности Борского стекольного завода и металлургических заводов области в высокомарочных кварцевых концентратах для производства стекла и формовочных материалов. Перспективным является числящееся в государственном резерве Писаревское месторождение в Ардатовском районе с запасами 19,3 млн. тонн.

Лечебные грязи.

Разведано несколько месторождений: Неверовское м. сапропелевых лечебных грязей (озеро Неверово) в Борском районе с балансовыми запасами 1498,1 тыс. м³. В настоящее время не используется. Шатковская группа озер (Черное, Долгое, Широкое ΙI, Светлое) с балансовыми запасами 221,7 тыс. м³. Месторождение лечебных торфов «Чистое» в Городецком р-не с балансовыми запасами 180,1 тыс. м³, используется санаторием «Городецкий». Месторождение «Ключевое» (озеро Ключевое) в Павловском районе используется Павловской районной больницей. Балансовые запасы составляют 123,8 тыс. м³.

Подземные воды

1.Питьевые и технические подземные воды. Территория области расположена в пределах трех артезианских бассейнов неминерализованных подземных вод: Волго-Сурского, Ветлужского и Московского. Разведанные эксплуатационные запасы составляют 2 719.028 тыс. м³/ сутки, в расчете на каждого жителя области это составляет 2,43 м³/ сутки. Всего на территории области имеется 68 месторождений подземных вод, наиболее значимые - Дзержинское, Ильиногорское, Борское, Городецкое, Пырское, Южно-Горьковское. Из них 14 месторождений освоено. Источником водоснабжения городов и ПГТ являются как поверхностные так и подземные воды. В сельских населенных пунктах используются, в основном, подземные воды. Большинство муниципальных районов области надежно обеспечены запасами пресных подземных вод. Недостаточно обеспечены Богородский, Большемурашкинский, Краснооктябрьский, Спасский, Перевозский районы и Н.Новгород, частично обеспечены Кстовский и Павловский районы и не обеспечен Сеченовский район. В Н.Новгороде хозяйственно-питьевое водоснабжение осуществляется в основном за счет поверхностных вод.

2. Минеральные подземные воды. Область богата минеральными водами. Естественные их выходы зафиксированы в Шатковском р-не в пойме реки Теши (родник «Кипящий ключ») и в северных районах области – в Шахунском. На территории области имеется большое количество минеральных вод как столового, так и бальнеологического назначения – в Зеленом Городе, в Городецком, Балахнинском р-нах.

3. Родники. На территории области насчитывается более 5 тыс. родников. Родник – это сосредоточенный естественный выход подземных вод на поверхность. По степени минерализации вода в родниках бывает от ультрапресной до рассолов.

Оценивая природно-ресурсный потенциал как достаточно благоприятный для заселения и хозяйственного развития области, все же необходимо отметить, что для развития базовых отраслей промышленности собственных запасов недостаточно и основные промышленные производства функционируют на привозных топливных и минеральных ресурсах.

В зависимости от химического состава
строительные материалы принято
делить на:
органические (древесина, пластмассы);
минеральные (природный камень,
бетон, керамика и т.п.);
металлические (сталь, чугун, цветные
металлы).

Основные источники органического и неорганического сырья

Органическое сырье
Нефть
Природные газы
Каменные и бурые угли
Битуминозные и горючие
сланцы
Древесина
Продукты растениеводства и
животноводства
Неорганическое
сырье
Горные породы
Промышленные отходы

Нефть - природная горючая маслянистая
жидкость, распространенная в осадочных породах
земной коры.
состоит из смеси различных углеводородов, а
также кислородных, сернистых и азотистых
соединений. Считается, что нефть образуется
вместе с газообразными углеводородами на
глубине свыше 1.2-2 км из захороненного
органического вещества.

Природный газ - газовая смесь образующаяся в
слоях земли при анаэробном распаде
органических веществ.
Природный газ на месте находится в
газообразном состоянии - в виде отдельных шапок
или залежей, а также растворенный в воде или
нефти.
Состав природного газа:
метан (CH4) - до 98%,
остальное: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан
(C4H10), водород (H2), сероводород (H2S),
углекислый газ (CO2), азот (N2), гелий (He).

Уголь - вид ископаемого топлива,
образовавшийся из частей древних растений
под землей без доступа кислорода.
Каменный уголь представляет собой плотную
породу чёрного, иногда серо-чёрного цвета с
блестящей, полуматовой или матовой поверхностью.
Содержит 75-97% и более углерода; 1,5-5,7%
водорода; 1,5-15% кислорода; 0,5-4% серы; до
1,5% азота; 45-2% летучих веществ; количество
влаги колеблется от 4 до 14%; золы - обычно от 2-
4% до 45%.
Бу́рый у́голь (лигни́ т) - твёрдый ископаемый
уголь, образовавшийся из торфа.
содержит 65-70 % углерода, имеет бурый цвет,
наиболее молодой из ископаемых углей.
Используется как местное топливо, а также как
химическое сырьё.

Каменный уголь
Бурый уголь

Горючие сланцы, полезное ископаемое,
дающее при сухой перегонке значительное
количество смолы (близкой по составу к
нефти).
состоят из преобладающей минеральной
(кальциты, доломит, гидрослюды,
монтмориллонит, каолинит, полевые
шпаты, кварц, пирит и др.) и органических
частей (кероген), последняя составляет 10-
30% от массы породы и только в сланцах
самого высокого качества достигает 50-
70%.

Древесина - ткань
высших растений.
образована из
вытянутых
веретенообразных
клеток, стенки которых
состоят в основном из
целлюлозы.
Целлюлоза –
полисахарид,
природный линейный
полимер, нитевидные
цепи которого жестко
связаны водородными
связями.
OH
CH2
O
OH
OH
O
O
OH
OH
O
CH2
OH
n

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ

Изделия из древесины,
битумные и дегтевые вяжущие
вещества
полимерные материалы и изделия

Сырьевая база для производства полимеров

Природные газы, добываемые из газовых залежей.
Попутные нефтяные газы добывают из земных недр
одновременно с нефтью. Состав: метан - 40- 70,%, этан - 7-20%,
Состав: метан
(85-98%) и небольшое количество других газов - этана, пропана, бутана, азота,
углекислоты и сероводорода.
пропан- 5-20%, бутан -2-20% и пентан - 0-20%. Иногда в их составе имеется
сероводород - около 1%, углекислый газ -около 0,1%, азот и другие инертные
газы - до 10%.
Газы нефтепереработки образуются в качестве побочного
продукта при термической и каталитической переработке
нефтяного сырья.
Продукты термической переработки углей. При коксовании
каменных углей попутно получают кроме кокса
каменноугольный деготь, коксовый газ, аммиак, сернистые
соединения.
Продукты переработки других видов твердого топлива
(торфа, древесных и растительных материалов и их отходов).
Природные полимеры (целлюлоза) подвергаются
модификации.

Основным природным сырьем
для производства
неорганических строительных
материалов являются горные
породы
Другим важным сырьевым
источником являются
техногенные вторичные
ресурсы (отходы
промышленности)

Горные породы - это природные
образования более или менее
определенного состава и строения,
образующие в земной коре
самостоятельные геологические
тела.
Минералогический состав показывает, какие
минералы и в каком количестве содержатся в горной
породе или каменном материале.

Рудные
породы
природное
минеральное
образование с таким содержанием металлов, которое
обеспечивает экономическую целесообразность их
извлечения.
Минимальное содержание ценных компонентов, которое
экономически
целесообразно
для
промышленного
извлечения, а также допустимое максимальное содержание
вредных
примесей,
называются
промышленными
кондициями. Они зависят от форм нахождения полезных
компонентов в руде, технологических способов ее добычи и
переработки. При совершенствовании последних изменяется
оценка руд конкретного месторождения.
По хим. составу преобладающих минералов различают
руды(породы) оксидные, силикатные, сульфидные,
самородные, карбонатные, фосфатные и смешанные.

Железная руда

Железные руды - природные минеральные образования,
содержащие железо и его соединения в таком объеме, когда
промышленное извлечение железа целесообразно.
Гематит - широко
распространённый
минерал железа Fe2O3
одна из главнейших
железных руд.

Халькопирит (медный колчедан) - минерал с формулой CuFeS2

Халькопирит (медный колчедан) - минерал с
формулой CuFeS2

Аргентит или серебряный блеск - очень ценная серебряная руда, состоящая из 87 % серебра и 13 % серы; формула Ag2S

Аргентит или серебряный блеск - очень ценная
серебряная руда, состоящая из 87 % серебра и 13 %
серы; формула Ag2S

НЕРУДНЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ - неметаллические и
негорючие твердые горные породы и минералы,
могущие быть использованными в производственных
целях.
Это строительные материалы: песок (в том числе
стекольный), гравий, глина, мел, известняк, мрамор и другие;
горно-химическое сырьё : апатит, фосфорит, калийные
соли; большая часть которого используется для производства
минеральных удобрений.
металлургическое сырье: доломит, флюсовые известняки,
магнезит; используемое для производства огнеупоров, флюсов,
формовочных материалов.
огнеупорное сырье: асбест, кварц, огнеупорные глины;
драгоценные и поделочные камни: алмаз, рубин, яшма,
малахит, нефрит, хрусталь и т. д.;
абразивные материалы: корунд, наждак и т.п.

Породообразующие минералы

Минералами называют однородные по химическому составу и
физическим свойствам составные части горной породы.
Большинство минералов - твердые тела, иногда встречаются жидкие (самородная
ртуть).
В настоящее время известно около 5000 минералов. В
образовании же горных пород преимущественно участвуют
25 минералов. Основными породообразующими минералами
являются
кремнезем,
алюмосиликаты,
железисто-магнезиальные силикаты,
карбонаты,
сульфаты.

По условиям образования горные породы разделяют на три основные группы

Магматические
Осадочные
Метаморфические

Магматические

или (первичные) горные
породы образовались при
охлаждении и
отвердевании магмы

Осадочные

или (вторичные) горные породы
образовались в результате
естественного процесса
разрушения других пород под
влиянием механического,
физического и химического
воздействия внешней среды

Метаморфические

или (видоизмененные) горные
породы образовались в
результате последующего
изменения первичных и
вторичных пород, связанного со
сложными физико-химическими
процессами в земной коре

Магматические горные породы

глубинные (интрузивные); это
породы, образовавшиеся при
застывании магмы на разной глубине в
земной коре
излившиеся (эффузивные),
образовались при вулканической
деятельности, излиянии магмы и ее
затвердении на поверхности

Классификация магматических горных пород по происхождению

кварц
(и его разновидности),
полевые шпаты,
железисто-магнезиальные
силикаты,
алюмосиликаты

Эти минералы отличаются друг
от друга по свойствам,
поэтому преобладание в
породе тех или иных
минералов меняет ее
строительные свойства:
прочность, стойкость, вязкость
и способность к обработке

Важнейшие минералы магматических горных пород

Группа
минералов
Кварц
СодерПлотжание
Твер- Отношение к
ность,
SiO2,
дость выветриванию
г/см3
%
Наименование
Химический
минерала
состав
Кварц
SiO2
100
2,65
7
Ортоклаз
K2O·А12О3·6SiO2
64,8
2,56
6
Nа2O·А12О3·6SiO2
68,7
2,62
6
-
-
6
-
6
-
6
Не
выветривается
Плагиоклазы:
Полевые
шпаты
Слюды
Темноокрашенные
минералы
альбит
олигоклаз
лабрадор
Изоморфная смесь Nа2О·А12О3·6 SiO2 и
СаО·А12О3·2 SiO2
битовнит
-
-
6
андезин
Выветриваются
легче остальных
минералов,
превращаясь в
каолинит
анортит
СаО·А12О3·2 SiO2
43,2
2,76
6
Мусковит
Калиевая слюда
56
2,75
Биотит
Железомагнезиальная слюда
32
3,2
2-2,5 Мусковит
выветривается
2-2,5 труднее биотита
Авгит
Силикаты и алюРоговая обманка минаты кальция
магния и железа
Оливин
Около
40
3,03,6
6
Выветриваются
труднее
полевых шпатов

Глубинные (интрузивные) горные породы

При медленном остывании магмы в
глубинных условиях возникают
полнокристаллические структуры.
Следствием этого является ряд общих
свойств глубинных горных пород:
малая пористость,
большая плотность
и высокая прочность

Особенности ГГП

Обработка
таких пород из-за
их высокой прочности
затруднительна
Благодаря высокой плотности
они хорошо полируются и
шлифуются

Особенности ГГП

Средние показатели важнейших
свойств таких пород:
прочность при сжатии 100-300 МПа;
плотность 2600-3000 кг/м3;
водопоглощение меньше 1% по
объему;
теплопроводность около 3 Вт/(м°С)

Структура магматических горных пород

Наиболее характерными для магматических горных пород являются
две структуры: зернисто-кристаллическая (гранитная) и
порфировая.
Структура горной породы называется зернисто-кристаллической
в том случае, когда отдельные минеральные зерна различимы
простым глазом и приблизительно одинаковы по размеру.
Порфировой структурой называется такая, при которой на фоне
скрыто кристаллической или даже стекловатой массы, наблюдаются
отдельные крупные зерна (вкрапленники)). Зерна в основной массе
порфировой структуры не различимы невооруженным глазом и
могут быть определены лишь под микроскопом.

Из всех изверженных пород
граниты наиболее широко
используют в строительстве, так
как они являются самой
распространенной из глубинных
магматических пород
Остальные глубинные породы
(сиениты, диориты, габбро и
др.) встречаются и применяются
значительно реже

Гранит

Минералогический состав
гранита в среднем таков:
кварца от 20 до 40%, ортоклаза
от 40 до 60%, слюды от 5 до
20%.
Структура гранитов
преимущественно зернистокристаллическая, и в некоторых
случаях порфировидная.
Цвет гранитов определяется
цветом главной его составной
части-ортоклаза.
В зависимости от окраски
последнего он бывает серый,
желтоватый, красноватый, до
мясо-красного.

Свойства гранитов

высокая механическая прочность при
сжатии 120-250 МПа (иногда до 300
МПа)
сопротивление растяжению,
относительно невысокое и составляет
лишь около 1/30-1/40 от сопротивления
сжатию

Свойства гранитов

малая пористость, не превышающая
1,5%, что обусловливает
водопоглощение около 0,5% (по
объему)
высокая морозостойкость
высокое сопротивление истиранию
разнообразны по цвету

Свойства гранитов

огнестойкость недостаточная, так как
он растрескивается при температурах
выше 600 °С из-за полиморфных
превращений кварца

Граниты применяют:

для защитной облицовки набережных,
устоев мостов, цоколей зданий
в качестве щебня для высокопрочных
и морозостойких бетонов
благодаря значительной
кислотостойкости граниты применяют
в качестве кислотоупорной облицовки

Сиенит. Отличается от гранита отсутствием кварца;
применяется как и гранит, отличаясь от последнего
меньшей твердостью, повышенной вязкостью и
способностью лучше принимать полировку.
Является ценным материалом для мощения дорог и
получения щебня.

Диорит и габбро

Состоят в основном полевого шпата и
темноокрашенных минералов.
Соответственно изменению
минералогического состава
характеризуются более темной окраской,
нежели гранит и сиенит, более высокой
плотностью (2,75-3,0) и прочностью при
сжатии.
Употребляются как дорожный материал
(брусчатка, щебень), в виде штучных
камней и в качестве декоративного
материала (благодаря способности
отлично полироваться).
Лабрадорит, крупнозернистая разновидность габбро, отличается так называемой
ирризацией, т. е. игрой отблесков различных цветов: синего, голубого, зеленого.

Излившиеся (эффузивные) горные породы

Делятся на 2 группы:
образовавшиеся при кристаллизации
магмы на небольших глубинах и
занимающие по условиям залегания и
структуре промежуточное положение
между глубинными и излившимися
породами
образовавшиеся в результате излияния
магмы, ее охлаждения и застывания на
поверхности земли

Горные породы первой группы

имеют полнокристаллические
неравномернозернистые и
неполнокристаллические структуры
Среди неравномернозернистых
структур выделяют:
порфировидные структуры
порфировые структуры

Порфировидные структуры

характеризуются
наличием
относительно
крупных
кристаллов на
фоне
мелкокристалли
ческой
основной массы
породы

Порфировые структуры

характеризуются
наличием хорошо
образованных
кристаллов порфировых
«вкрапленников»,
погруженных в
стекловидную
основную массу
породы

В строительстве наиболее
широко применяют:
кварцевые
порфиры
бескварцевые
(полевошпатовые)
порфиры

Кварцевые порфиры

По своему минеральному составу
близки к гранитам
Их прочность, пористость,
водопоглощение сходны с
показателями этих свойств гранитов
Но порфиры более хрупки и менее
стойки вследствие наличия крупных
вкраплений

Кварцевый порфир и липарит

По химическому и
минералогическому
составу аналогичны
граниту.
Отличаются своей
порфировой структурой.
Вкрапленниками в них
являются кварц и, часто,
полевой шпат.
Стекловатая
разновидность кварцевых
порфиров и липаритов
называется вулканическим
стеклом или обсидианом.
Липарит
Кварцевый порфир

Бескварцевые порфиры

По своему составу близки к
сиенитам, но в связи с иным
генезисом обладают
худшими физикомеханическими свойствами

Ортоклазовый порфиры представляют излившиеся аналоги сиенита.
Порфирит по минералогическому составу тождественны диориту.
Характеризуются повышенной пористостью и, благодаря этому, сравнительно
малой плотностью (2,20-2,61)г/см3. Применяются в качестве строительного
камня для самых разнообразных целей.

Горные породы второй группы

Состоят из отдельных кристаллов,
вкрапленных в основную мелкокристаллическую, скрытокристаллическую и
стекловатую массу
В результате неравномерного распределения
минеральных компонентов сравнительно
легко разрушаются при выветривании и
под воздействием внешних условий, а также
обнаруживают анизотропность
механических свойств

Различают эффузивы:

излившиеся плотные
(андезиты, базальты, диабазы,
трахиты, липариты)
излившиеся пористые (пемза,
вулканические туфы и пеплы,
туфолавы)

Излившиеся плотные породы

Андезиты - излившиеся аналоги
диоритов - породы серого или
желтовато-серого цвета
Андезиты содержат плагиоклазы, роговую
обманку и биотит
Структура может быть неполнокристаллическая или стекловатая
Плотность андезитов 2700-3100 кг/м3,
предел прочности при сжатии 140-250
МПа

Андезит

Андезиты применяют:

для
получения
кислотостойких
облицовочных изделий,
в виде щебня для
кислотоупорного бетона

Базальты - излившиеся аналоги
габбро - породы черного цвета,
скрытокристаллические или
тонкозернистые, иногда порфировые
Физико-механические свойства сходны
со свойствами андезитов
Ввиду большой твердости и хрупкости
трудно обрабатываются, но хорошо
полируются

Базальт

Базальты применяют:

в качестве бутового камня и щебня для
бетонов,
в дорожном строительстве (для
мощения улиц);
в гидротехническом строительстве
в качестве исходного сырья для литых
каменных изделий,
для получения минеральных волокон в
производстве теплоизоляционных
материалов

Излившиеся пористые породы

Пемза - пористое вулканическое стекло,
образовавшееся в результате выделения
газов при быстром застывании кислых и
средних лав
Цвет пемзы белый или серый, пористость
достигает 60 %
Твердость пемзы около 6, истинная плотность
2,0-2,5 г/cм3, плотность 0,3-0,9 г/см3
Обладает хорошими теплоизоляционными
свойствами, а замкнутость большинства пор
обеспечивает достаточную морозостойкость

Пемза

Пемзу применяют:

в качестве заполнителя в легких
бетонах (пемзобетоне)
в виде гидравлической добавки к
цементам и извести (за счет наличия
в пемзе активного кремнезема)
в качестве абразивного материала
для шлифовки металлов и дерева,
полировки каменных изделий

Вулканический пепел - наиболее
мелкие частицы лавы, обломки
отдельных минералов,
выброшенные при извержении
вулкана
Происхождение пепла объясняется
размельчением лавы при
вулканических взрывах
Размеры частичек пепла колеблются
от 0,1 до 2,0 мм

Вулканический пепел
применяется как активная минеральная
добавка

Вулканические туфы - горные
породы, образовавшиеся из твердых
продуктов вулканических извержений:
пепла, пемзы и других, впоследствии
уплотненных и сцементированных
Хорошо сопротивляются выветриванию,
мало теплопроводны и, несмотря на
большую пористость, морозостойки
Они легко обрабатываются,
распиливаются, пробиваются гвоздями,
шлифуются, но не полируются

Вулканический туф

Туф используют:

в виде пиленого камня для кладки
стен жилых зданий,
устройства перегородок и
огнестойких перекрытий
в качестве декоративного камня, за
счет наличия туфов разных цветов лиловых, желтых, красных, черных
в виде щебня для легких бетонов

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Главные породообразующие минералы

По химическому составу выделяют
группы:
кремнезема
карбонатов
глинистых минералов
сульфатов

Важнейшие минералы осадочных горных пород

Наименование
минерала
Кальцит
Магнезит
Химический
Цвет
состав
CaCO3
Плотность,
г/см3
Бесцветный,
белый и др.
2,6-2,8
светлых оттенков
MgCO3
2,9-3,1
Твердость
примечание
3
Легко реагирует с
HCl на холоду
3,5-4
Сырье для
каустического
магнезита и
огнеупоров
3,5-4
Сырье для
каустического
доломита и
огнеупоров
Белый, серый,
желтый и др.
оттенков
Доломит
CaCO3·MgCO3
2,8-2,9
Гипс
CaSO4 ·2Н2О
Бесцветный,
белый и др.
2,3
светлых оттенков
Ангидрит
CaSO4
Белый с разными
2,9-3,0
оттенками
3-3,5
Каолинит
Al2O3 ·2SiO2
·2Н2O
белый
1
Входит в состав
глин
6
Природное
цементи-рующее
вещество
Водный
SiO2·nH2O
кремнезем
Разных оттенков
2,4-2,6
-
2
Сырье для
гипсовых вяжущих
веществ

Группа кремнезема

Наиболее распространенные минералы
кварц, опал, халцедон
В осадочных породах присутствует кварц
магматического происхождения и кварц
осадочный
Осадочный кварц отлагается
непосредственно из растворов, а также
образуется в результате
перекристаллизации опала и халцедона

Группа кремнезема

Опал - аморфный кремнезем
Чаще всего бесцветен или молочнобелый, но в зависимости от
примесей может быть желтым,
голубым или черным
Плотность 1,9-2,5 г/см3,
максимальная твердость 5-6,
хрупок

Группа карбонатов

Самые важные - кальцит, доломит и
магнезит
Кальцит (CaCO3) - бесцветный или белый,
при наличии механических примесей серый,
желтый, розовый или голубоватый минерал
Блеск стеклянный. Плотность 2,7 г/см3,
твердость 3
Характерным диагностическим признаком
является бурное вскипание в 10 %-ной
соляной кислоте

Группа карбонатов

Доломит 2 - бесцветный, белый,
часто с желтоватым или буроватым оттенком
минерал
Блеск стеклянный. Плотность 2,8 г/см3,
твердость 3-4. В 10 %-ной соляной кислоте
вскипает только в порошке и при нагревании
Доломит обычно мелкозернистый, крупные
кристаллы встречаются редко. Образуется он
либо как первичный химический осадок, либо
в результате доломитизации известняков
Минерал доломит слагает породу того же
названия

Группа карбонатов

Магнезит (MgCO3) - бесцветный,
белый, серый, желтый, коричневый
минерал
Плотность 3,0 г/см3, твердость 3,5-4,5
Растворяется в НСl при нагревании
Минерал магнезит слагает породу того
же названия

Группа глинистых минералов

Относятся к водным алюмосиликатам
Наиболее широко распространены
каолинит, монтмориллонит и
гидрослюды
Монтмориллонит слагает
бентонитовые глины, иногда
служит цементирующим
материалом в песчаниках

Группа глинистых минералов

Каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O) - белый, иногда с
буроватым или зеленоватым оттенком
Плотность 2,6 г/см3, твердость 1.
Встречается в виде мелоподобных плотных
агрегатов
Образуется в результате разложения полевых
шпатов, слюд и некоторых других силикатов
в процессе их выветривания и переноса
продуктов разрушения
Каолинит слагает каолиновые глины, входит в
состав полиминеральных глин, иногда
присутствует в цементе обломочных пород

Группа сульфатов

Наиболее распространенные минералы гипс и ангидрит
Ангидрит (CaSO4) - белый, серый,
светло-розовый, светло-голубой
минерал
Блеск стеклянный. Плотность 3,0 г/см3,
твердость 3-3,5
Встречается в виде сплошных
мелкозернистых агрегатов

Группа сульфатов

Гипс (СаSO4·2H2O) представляет собой
скопление белых или бесцветных
кристаллов, иногда окрашенных
механическими примесями в голубые,
желтые или красные тона
Блеск стеклянный. Плотность 2,3 г/см3,
твердость 2
Для гипса, развивающегося в пустотах и
трещинах, характерно волокнистое
строение и шелковистый блеск

Кроме указанных минералов осадочные
породы нередко содержат
ОРГАНИЧЕСКИЕ ОСТАТКИ
животного и растительного
происхождения, сложенные
кремнистым или известковым
веществом
Представителями этой группы
минералов являются диатомиты,
сложенные остатками диатомовых
водорослей

В зависимости от условий образования осадочные породы делят на три подгруппы:

обломочные
породы или
механические осадки
химические осадки
органогенные породы

А. Обломочные горные породы

1.
2.
3.
4.
рыхлые, оставшиеся на месте
разрушения породы
рыхлые, перенесенные водой или
льдом (ледниковые отложения)
рыхлые перенесенные ветром
(эоловые отложения)
сцементированные, зерна которых
сцементированы различными
природными «цементами»

Рыхлые обломочные породы

песок (с зернами преимущественно до
5 мм)
гравий (с зернами свыше 5 мм)

Рыхлые обломочные породы

Применяют:
в качестве заполнителей для бетона
в дорожном строительстве
для железнодорожного балласта
пески служат компонентом сырьевой
смеси в производстве стекла,
керамических и других изделий

Глинистые породы

Сложены более чем на 50 % частицами
мельче 0,01 мм, причем не менее 25 %
из них имеют размеры меньше 0,001 мм
Они характеризуются сложным
минеральным составом. Кроме того,
глинистые породы могут содержать
обломочные зерна кварца, полевых
шпатов, слюд, а также гидроокислы,
карбонаты, сульфаты и прочие минералы

За основу минералогической классификации глинистых пород принимают состав глинистых минералов

Каолиновые
Полимиктовые
Гидрослюдистые

Каолиновые глины состоят из
минерала каолинита. Обычно они
окрашены в светлые тона,
жирные на ощупь, они
малопластичны, огнеупорны
Гидрослюдистые глины
содержат гидрослюды с большой
примесью песка

Полимиктовые глины
характеризуются наличием двух или
нескольких минералов, причем ни один
из них не является преобладающим
Они окрашены в бурые, коричневые,
серые или зеленоватые тона
Обычно содержат значительное
количество песчаной примеси и
различные карбонаты, сульфаты,
сульфиды, гидроокислы железа и т.п.

Применение глин

каолиновые глины - огнеупорны и их
широко используют в керамической
промышленности в этом качестве
гидрослюдистые глины и глины
полимиктового состава применяют для
изготовления кирпича, грубой керамики и
других изделий
являются компонентом сырьевой смеси в
производстве цемента
используют как строительный материал при
возведении земляных плотин

Сцементированные обломочные породы

Это песчаники, конгломераты, брекчии
Песчаник состоит из зерен песка,
сцементированных различными
природными «цементами»
Если в состав пород входят крупные
куски (гравий или щебень), то им
даются названия конгломераты (при
округлых кусках) и брекчии (при
остроугольных кусках)

Б. Хемогенные горные породы

Это химические осадки,
образовавшиеся из
продуктов разрушения
пород, перенесенных водой
в растворенном виде (гипс,
известняк)

Наиболее важными в строительстве являются:

1.
2.
3.
карбонатные породы
сульфатные породы
аллитовые породы

1. Карбонатные - известняки и доломиты

Известняк – состоит из кальцита (>50 %)
Доломит - состоит из доломита (>50 %)
Количество глинистой примеси может
сильно колебаться
Порода, в которой количество
карбонатного и глинистого материала
приблизительно равно, называется
мергелем

Применение

в виде бутового камня для фундаментов,
стен неотапливаемых зданий или жилых
домов в районах с теплым климатом,
наиболее плотные - в виде плит и фасонных
деталей для наружных облицовок зданий
известняковый щебень - в качестве
заполнителя для бетона
известняки - как сырье для получения
вяжущих веществ - извести и цемента
доломиты - для получения вяжущих и
огнеупорных материалов в цементной,
стекольной, керамической и
металлургической промышленности

2. Сульфатные породы - гипс и ангидрит

2. Сульфатные породы гипс и ангидрит
Ангидрит отличается от гипса
большей твердостью
Являются:
сырьем для получения вяжущих
веществ
иногда их применяют в виде
облицовочных изделий

3. Аллитовые породы - бокситы и латериты

3. Аллитовые породы бокситы и латериты
Бокситы состоят из гидроксидов Al
Они могут быть мягкими, рыхлыми,
похожими на глину и плотными с
раковистым изломом. Пластичностью
бокситы не обладают
Окраска обусловлена наличием
гидроксидов железа. Чаще она бывает
красная, бурая, коричневая,
зеленовато-серая

Бокситы
используют
для
производства
алюминия,
искусственных
абразивов,
огнеупоров,
глиноземистого
цемента

В. Органогенные породы

Образуются из остатков
некоторых водорослей и
животных: скелеты губок,
кораллов, раковины и панцири
ракообразных и др. (мел,
известняк-ракушечник,
диатомиты)

К осадочным органогенным породам относятся:

биогенные
кремнистые
породы
органогенные известняки

1. Биогенные кремнистые породы

Сложены осадочным кремнеземом
(опалом, халцедоном, кварцем)
Главными разновидностями таких пород
являются:
диатомиты,
трепелы,
опоки

Диатомиты - легкие светлые
тонкопористые породы,
состоящие из опаловых скелетов
диатомовых водорослей.
Трепелы и опоки - белые или
серые, очень легкие, похожие на
каолиновую глину или мел,
породы, состоящие из опала,
реже халцедона

Кремнистые породы широко применяются:

для производства
теплоизоляционных материалов,
в виде минеральных добавок к
вяжущим веществам (воздушной
извести, портландцементу)

2. Органогенные известняки

Состоят из целых раковин или
обломков раковин различных
морских беспозвоночных, а также
остатков известковых водорослей
Основная порода - мел

Мел - микрозернистая слабо-
цементированная порода белого
цвета
Известняки-ракушечники применяют
в строительстве в виде
строительного камня
Они легко распиливаются, обладают
небольшой плотностью (0,8-1,8
г/см3), малой теплопроводностью

минералы осадочных пород (кальцит,
доломит);
специфические метаморфические
минералы, которые могут быть только в
глубоко преобразованных
метаморфических породах

ОСНОВНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД

1. Кристаллические сланцы

Имеют мелкозернистое строение с
полностью утраченными первичными
текстурами и структурами
Цвет их от темно- до светло-серого
Основная часть породы состоит из зерен
кварца, биотита и мусковита
Некоторые разновидности глинистых,
кремнистых, слюдистых и иных сланцев
являются естественными кровельными
материалами - кровельными сланцами

Плотность кровельных сланцев
около 2,7-2,8 г/см3, пористость
0,3-3,0 %, предел прочности при
сжатии 50-240 МПа
Большое значение имеет также
прочность на излом
перпендикулярно сланцеватости

Применение

В производстве кровельных
плиток и некоторых
строительных деталей (плит
для внутренней облицовки
помещений, лестничных
ступеней, плит для пола,
подоконных досок и т.п.)

2. Гнейсы

Породы метаморфического
генезиса, образовавшиеся при
температуре 600-800 °С и
высоком давлении. Исходными
являются глинистые и кварцевополевошпатовые (граниты)
породы

Гнейсы по механическим и
физическим свойствам не уступают
гранитам, однако сопротивление на
излом параллельно сланцеватости у
них в 1,5-2 раза меньше, чем в
перпендикулярном направлении
По плоскостям сланцеватости они
раскалываются на плиты, легко
расслаиваются при замерзании и
оттаивании

Применение

при бутовой кладке,
для кладки фундаментов,
в качестве материала для щебня
и иногда в виде плит для
мощения дорог

3. Кварциты

Их образование связано с
перекристаллизацией песчаников
Важными свойствами кварцитов
являются высокая огнеупорность
(до 1710-1770 °С) и прочность на
сжатие (100-450 МПа)

Применение

в качестве стенового камня,
подферменных камней в мостах, бута,
щебня и брусчатки,
в производстве динаса - огнеупора,
обладающего высокой
кислотостойкостью
кварциты с красивой и неизменяющейся
окраской - для облицовки зданий

4. Мрамор Основными источниками многотоннажных отходов являются:

горнообогатительная,
металлургическая,
химическая,
лесная и деревообрабатывающая,
текстильная
энергетический комплекс;
промышленность строительных материалов;
агропромышленный комплекс;
бытовая деятельность человека

Из отраслей материального
производства, способных
потреблять промышленные
(техногенные) отходы,
наиболее емкой является
промышленность
строительных материалов

Применение промышленных отходов позволяет:

на 10-30 % снизить затраты на
изготовление строительных материалов по
сравнению с производством их из
природного сырья,
создавать новые строительные материалы
с высокими технико-экономическими
показателями
уменьшить загрязнение окружающей
среды

Все отходы делят на две группы:

минеральные
органические
В зависимости от преобладающих
химических соединений минеральные
отходы делят на:
силикатные, карбонатные,
известковые, гипсовые,
железистые, цинксодержащие,
щелочесодержащие и т.д.

Шлаки черной металлургии

побочный продукт при выплавке чугуна
из железных руд
основные оксиды: SiO2, Al2O3, CaO, MgO
основным потребителем доменных
шлаков является цементная
промышленность

Шлаки (шламы) цветной металлургии

разнообразны по составу
используется их комплексная
переработка
основным потребителем
шлаков/шламов является производство
цементов (бокситовый шлам,
белитовым шлам, каолиновый
шлам)

Золы и шлаки тепловых электростанций (ТЭС)

минеральный остаток от сжигания твердого
топлива
основные оксиды: SiO2, Al2O3, CaO, MgO +
несгоревшее топливо
размер частиц золы - от нескольких микрон
до 50-60 мкм, размер зерен шлака 1-50 мм
их можно использовать при производстве
практически всех строительных материалов и
изделий

Отходы горнодобывающей промышленности

вскрышные породы горнорудные отходы, отходы
добычи разнообразных полезных
ископаемых
пустые породы измельчаются и
направляются в отвалы в виде
хвостов обогащения

Гипсовые отходы химической промышленности

1.
2.
3.
4.
5.
продукты, содержащие сульфат
кальция в любой форме:
Фосфогипс
Фторгипс
Титаногипс
Борогипс
Сульфогипс

Отходы промышленности строительных материалов

клинкерная пыль
кирпичный бой
старый и бракованный бетон
бетонный лом
отходы железобетона

Прочие отходы и вторичные ресурсы

отходы и бой стекла,
макулатура,
резиновая крошка,
отходы и попутные продукты
производства полимерных материалов,
попутные продукты нефтехимической
промышленности и т.д.

Утилизация пластмасс

сейчас 50%
закапывают,
25% сжигают,
25% - вторичная
переработка
Пластмассы обладают низкими экологическими свойствами.
Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при
сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается
пластик за 100-200 лет, а доля пластмассовых отходов увеличивается
(в бытовом мусоре - это 40%).

Решение вопроса с отходами может идти следующими
путями:
а) захоронение (хранение на складах). Однако исследования
показали, что вокруг склада загрязнены вредными
веществами почва, водоемы, воздух.
б) утилизация (уничтожение сжиганием) – однако большое
количество пластмасс выделяют вредные вещества;
в) вторичная переработка (рециклизация): необходима
организация сбора отходов и исследование вопроса о том,
сколько можно добавлять отходов и сколько раз их можно
перерабатывать повторно.
г) создание биоразлагаемых отходов, которые будут
разрушаться в естественных условиях.

На некоторых пластмассовых
изделиях вы можете увидеть
треугольник, стенки которого
образуют стрелки. В центре
такого треугольника размещается
цифра.
Это обозначение - знак
рециклирования, который делит
все пластмассы на семь групп,
чтобы облегчить процесс
дальнейшей переработки.
Полиэтиле́нтерефтала́т
В быту по этому значку можно
определить для каких целей
можно использовать
пластмассовое изделие, а в каких
случаях вообще отказаться от
использования этого изделия.
Полипропилен

К пластиковым упаковочным материалам относят 7 групп
пластмасс, для каждого из которых существует свой
цифровой символьный код, который изготовители пишут
с целью дать информацию о типе материала,
возможностях его переработки и для облегчения
процедуры сортировки перед отправкой пластика на
переработку для вторичного использования:
Номер группы пластмассы обозначается цифрой,
расположенной внутри треугольника. Под треугольником
расположена буквенная аббревиатура, обозначающая тип