Цыба Е.Ю, Беломеря Н.И
Донецкий национальный технический университет

Материалы VII международной конференции "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов". - Донецк: ДонНТУ, 2008 р.

                В настоящее время проблема утилизации промышленных отходов становится все более актуальной. В Украине отвалы, образующиеся при добыче полезных ископаемых, занимают площадь около 55 тыс. га. В них сосредоточено свыше 20 млрд. тонн промышленных отходов. Наибольшим поставщиком промышленных отходов являются химическая, горнодобывающая, угольная промышленность, черная и цветная металлургия. Данные отрасли промышленности наряду с огромным выпуском продукции способствуют накоплению большого количества отходов, которые могут содержать ценные компоненты для производства различной продукции, в том числе строительных материалов.
               Одними из поставщиков для промышленности строительных материалов может быть промышленность редких металлов. Она относится к числу отраслей с наибольшим выходом отходов на единицу продукции. К тому же эти отходы по химическому и минералогическому составам близки к составам природного сырья.
               Целью данной работы является исследование возможности использования хвостов обогащения циркониевых руд в качестве сырья для производства строительных материалов. Объект исследования - отход циркониевого производства Донецкого химико-металлургического завода (пос. Донское Волновахского района), содержащий нефелин в качестве основного компонента. Так как этот отход находится в количестве нескольких миллионов тонн и занимает сравнительно большую территорию, то его утилизация позволит не только уменьшить расход природных материалов для производства керамики, но и снизить техногенную нагрузку на территорию Донецкой области.
               Данный отход имеет следующий химический состав, %: SiO₂ – 39,31, Al₂O₃ – 32,87, Fe₂O₃ – 1,01, TiO₂ – 0,28, CaO – 1,53, MgO – 0,61, K₂O – 5,92, Na₂O – 16,33, ZrO₂ – 0,10, п.п.п – 2,04. Он близок к составу природных глинистых материалов, что позволяет предположить целесообразность его использования в качестве компонента массы для производства керамического кирпича и плитки.
               Определены влажность нефелинового концентрата, которая колеблется в пределах 7-15 %, объемно-насыпная плотность – 1,36 кг/м³, гранулометрический состав: фракция от 0 до 0,16 мм - 53,46 %, от 0,16 до 0,315 мм – 54,41 %, от 0,315 до 0,63 мм – 39,25 %, от 0,63 до 1,25 мм – 20,77 %, от 1,25 до 2 мм – 5,41 %.
               Проведены опыты с целью изучения возможности изготовления глиняного кирпича с использованием нефелинового отхода, Часов-ярской и Мариупольской глин, а также вскрышных глинистых пород месторождения каолинов Белая Балка. Изготовлены лабораторные образцы следующих составов: 50 % нефелина и 50 % глины, 40 % нефелина и 60 % глины, 30 % нефелина и 70 % глины, 20 % нефелина и 80 % глины. Для изготовления образцов по пластичной технологии глину тщательно измельчали и просеивали через сито 05. Взвешивали точные навески глины и отхода в заданных процентных соотношениях по массе, перемешивали в сухом виде, затворяли водой для получения массы нормальной влажности, вакуумировали. Из полученной массы формовали образцы. После формования образцы высушивали в естественных условиях и в сушильном шкафу при температуре 105-120 ^оС. Образцы обжигали при температурах 1000, 1050, 1070, 1100 ^оС.
               На изготовленных образцах определены водопоглощение и усадка. Водопоглощение определялось путем кипячения образцов в течении 45 минут и определения массы до и после кипячения. Для определения усадки снимались размеры с образцов до сушки, после сушки и после обжига. Свойства лабораторных образцов приведены в таблице 1 (полукислый каолин (каолин), суглинки и ожелезненный каолин (ож.каолин) из месторождения Белая Балка).

               Таблица 1 – Свойства образцов

Составы керамических масс, мас. %		Температура обжига, oС	Водопоглощение, %	Воздушная усадка, %	Огневая усадка, %	Общая, % усадка
глинистые	нефелин
50 каолина	50	1070	21,5	5,3	0,3	5,6
60 каолина	40	1070	20,8	4,7	0,1	4,8
70 каолина	30	1070	22,5	4,2	0,2	4,4
80 каолина	20	1070	22,9	5,2	0,4	5,6
50 суглинков	50	1000	20,2	7,7	0,1	7,8
60 суглинков	40	1000	17,4	8,2	0,5	8,7
70 суглинков	30	1000	19,3	10,5	0,4	10,9
80 суглинков	20	1000	17,8	11,8	1,1	12,9
50 ож.каолина	50	1000	20,4	6,1	0,9	7,0
60 ож.каолина	40	1000	20,7	8,3	3,3	11,6
70 ож.каолина	30	1000	22,5	10,5	1,7	12,2
80 ож.каолина	20	1000	23,6	10,4	1,7	12,1
50 каолина	50	1100	22,1	4,9	0,2	5,1
60 каолина	40	1100	20,6	4,6	0,3	4,9
70 каолина	30	1100	19,9	8,6	0,3	8,9
80 каолина	20	1100	24,5	9,2	0,7	9,9
50 глины Часов-ярской	50	1000	10,2	-	-	-
60 глины Часов-ярской	40	1000	6,9	-	-	-
70 глины Часов-ярской	30	1000	8,5	-	-	-
50 глины Часов-ярской	50	1100	8,5	3,9	3,5	7,4
60 глины Часов-ярской	40	1100	4,9	5,1	3,2	8,3
50 глины Мариупольской	50	1050	12,5	6,5	0,5	7,0
60 глины Мариупольской	40	1050	14,8	11,2	0,4	11,6
70 глины Мариупольской	30	1050	15,5	13,2	0,1	13,3
80 глины Мариупольской	20	1050	10,9	11,2	2,7	13,9

               По полученным данным можно судить о возможности использования данного отхода для получения керамических строительных материалов. Вскрышные породы способствуют получению изделий большой пористости. Поэтому их лучше использовать как добавку в более качественное глинистое сырье.
               В дальнейшем планируется изготовление образцов с использованием других глинистых компонентов, проверка их свойств. А также выбор оптимального состава массы, температуры обжига и скорости нагрева.