РАЗДЕЛ 2
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выбор и обоснование объектов исследования.
В настоящее время из недр земли извлекается до 15 млрд. т горной массы в год.
Используется же в хозяйственном обороте лишь 5 млрд. т, остальные две трети
остаются в отвалах. Еще меньшее количество сырья (около 7 ё 8 % от всей добычи)
расходуется на производство готовой продукции. Таким образом, извлекаемая из
недр и используемая горная масса – основной источник техногенного сырья [60].
Юг Украины – высокоразвитый промышленный регион. Для него характерны
предприятия химической, горнодобывающей, пищевой отраслей и предприятия
строительной индустрии. На этих предприятиях образуется значительное количество
попутных продуктов серьезно ухудшающих экологическую обстановку региона и
требующих утилизации [92].
Рост промышленного производства Украины сопровождается увеличением территорий,
занятых различными промышленными и строительными объектами. Так, интенсивное
развитие горнодобывающей промышленности привело к тому, что относительная
площадь нарушенных земель в настоящее время в 20 раз выше, чем в целом по
странам СНГ. По данным Кабинета Министров Украины общая площадь нарушенных
земель в Украине составляет около 265 тыс. га, отработанных – 130 тыс. га, из
которых 122 тыс. га подлежит рекультивации [47].
Экономический и природный потенциал Крыма отличается высокой концентрацией на
небольшой территории (26 тыс. км2) различных видов природных ресурсов –
минеральных, сельскохозяйственных, рекреационных. Современная структура
производства строительных материалов Крыма сформировалась в начале 80-х годов
прошлого столетия [84]. Динамика развития по годам производства основных
строительных материалов в Крыму приведена на рис. 2.1.
В общей доле стеновых материалов значительный объем составляют изделия из
пильного известняка. Это связано с особенностями геологической истории
полуострова, предопределившей богатство и разнообразие запасов осадочных пород:
мраморовидных и органогенных известняков, ракушечника.
Основной объем природного камня из известняка разрабатывается в Одесской
области и Крыму. Доля Крыма в производстве стеновых материалов из естественного
камня составляет около 67%. В настоящее время в Крыму эксплуатируется 30
карьеров по добыче пильного известняка с годовой производительностью 3,5 млн.
м3 известняка и лишь половина этих попутных продуктов используется как
вторичное сырье.
Разнообразие вторичных ресурсов – многотоннажных продуктов промышленности,
требует высококвалифицированного подхода к разработке технологий по утилизации
в строительной индустрии. Проблема использования попутных продуктов
промышленности в «чистом» виде, в смеси с добываемым минеральным сырьем или
структурообразующими добавками связана с необходимостью их полной и
аналитической характеристики и, как правило, дополнительной переработки на
различных стадиях производства, что позволит получить новые и эффективные
строительные материалы.
В настоящей работе в качестве сырья выбраны известняковые попутные продукты
камнедобычи и подземного строительства Крымских месторождений, силикат-глыба и
пиритные огарки ПО «Титан» (г. Армянск, Крым).
В соответствии с классификацией техногенного сырья по агрегатному состоянию в
момент выделения его из основного технологического процесса, предложенной
П.И. Баженовым [60], выбранные в качестве объектов исследования попутные
продукты производства относятся к твердым классов А и Б. Класс А (продукты, не
утратившие природных свойств) представляют известняковые попутные продукты
камнедобычи и подземного строительства, класс Б (искусственные продукты,
полученные в результате глубоких физико-химических процессов) – пиритные
огарки.
В соответствии с химической классификацией побочных сырьевых материалов [60] по
содержанию основной части, представляемой химическим соединением определенной
структуры, приведенное вторичное сырье подразделяется на карбонатное
(известняковые попутные продукты камнедобычи и подземного строительства) и
железосодержащее (пиритные огарки).
Утилизация многотоннажных попутных продуктов позволит значительно улучшить
экологическую обстановку в регионе, а разработка оптимальных ресурсосберегающих
технологий их переработки в строительные материалы, даст возможность расширить
материальную базу строительства за счет выпуска качественных и дешевых
материалов и изделий.
2.1.1. Карбонатные (известняковые) продукты камнедобычи и подземного
строительства. Для проведения исследований использованы известняковые попутные
продукты камнедобычи следующих предприятий строительных материалов: карьера
«Мраморное» (мраморовидный известняк), НПФ ЭСПО и карьера «Скалистое»
(нуммулитовый известняк), Евпаторийского ЗСМ (желтый известняк-ракушечник).
Все эти виды известняковых попутных продуктов были изучены, определены их
физико-механические свойства, структура, химический и гранулометрический
состав. Физико-механические характеристики известняков и химический состав
попутных продуктов камнедобычи и подземного строительства приведены в табл. 2.1
и 2.2.
Известняки изученных месторождений распространены как в горной, так и в степной
частях Крыма и их происхождение связано с отложениями различного возраста от
древнейших до самых молодых. Поэтому они различаются по своим
физико-техническим свойствам, по цвету, структуре, химическому составу.
Таблица 2.1
Физико-механические свойства известняков
Вид известняка
Плот-ность, г/см3
Сред-няя плот-ность, г/см3
Пори-стость, %
Водо-погло-щение, %
Предел проч-ности пр