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

Матеріали міжнародної науково-практичної конференції "Екологічні проблеми техногенно навантаженних регіонів" - Дніпропетровськ: ДНГУ, 2008 р.

                Всего 2-5 % добываемого минерального сырья используется для первоначальных целей, а остальная часть складируется в отвалах, терриконах, шламоотстойниках. Поэтому проблема переработки твердых и жидких промышленных отходов в настоящее время является очень актуальной. С одной стороны эти отходы являются источником отрицательного воздействия на окружающую среду, с другой – многие из них являются ценным сырьем. К тому же большинство этих отходов имеют химический и минералогический составы близкие к составам глинистого сырья. Поэтому их можно было бы использовать для производства различных керамических, стеклянных и других материалов.
                Одним из источников образования твердых минеральных отходов является промышленность по производству редких и цветных металлов. Она относится к числу отраслей с наибольшим выходом отходов на единицу готовой продукции.
                Так, при получении цирконового концентрата на Донецкой химико-металлургической фабрике (поселок Донское Волновахского района Донецкой области) образовались хвосты, содержащие горные породы, представленные в основном нефелиновыми сиенитами. Химический состав данного отхода приведен в таблице 1.
                Таблица 1 – Химический состав нефелинсодержащего отхода

               Отход находится в количестве нескольких миллионов тонн и занимает значительные площади. Вместе с тем он представляет собой сырье уже практически готовое к применению. То есть в технологической нитке производства могут исключаться такие операции, как дробление, рассев, магнитная сепарация.
               Эти хвосты в настоящее время не находят эффективного практического применения. Хотя при анализе химического состава, можно предположить о их возможном использование для производства силикатных материалов и изделий. Например, для производства керамических изделий – керамического кирпича и плитки, труб, черепицы. Так как он содержит значительное количество железа, то при использовании этого отхода могут быть получены окрашенные стекла, грунтовые и окрашенные покровные эмали и глазури.
               Целью данной работы является исследование возможности использования хвостов обогащения цирконовых руд в качестве сырья для производства керамического кирпича и плитки.
               Кроме химического состава был определен гранулометрический состав данного отхода: 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 %. Влажность нефелинсодержащего отхода находится в пределах 7-15 %, обьемно-насыпная плотность составляет 1,36 кг/м³.
               Для получения образцов использовались глинистые материалы различных месторождений: Мариупольская строительная глина, малосортная Часов-ярская глина и вскрышные породы месторождения каолинов Белая Балка. Изготовлялись образцы с использованием перечисленных глинистых материалов и нефелинсодержащего отхода в следующих процентных соотношениях: 50 % отхода и 50 % глинистых, 40 % отхода и 60 % глинистых, 30 % отхода и 70 % глинистых, 20 % отхода и 80 % глинистых.
               При изготовлении образцов количество отхода влияло на формовочные свойства керамической массы. На стадии формования данный отход играет роль отощителя, то есть служит скелетом керамической массы. При добавлении его в больших количествах формование затруднялось. При добавлении нефелинсодержащего концентрата в смеси масс с Мариупольской (М) и Часов-ярской (ЧЯ) глинами количество отхода положительно сказывается на формуемость при добавлении его в количествах 20, 30, 40, 50 %. При добавлении отхода в смеси масс с вскрышными породами месторождения Белая Балка формование улучшалось при его количестве 20, 30 %.
               С целью определения оптимальных составов, режимов, свойств изделий при введении в массу различного количества нефелинсодержащего отхода, образцы обжигались при температурах 1000, 1050, 1070, 1100 ^оС. На стадии обжига он выступает в роли плавня, из-за наличия в нем значительного количества щелочных и щелочноземельных оксидов, которые снижают температуру обжига.
               На полученных образцах определялись воздушная, огневая и полная усадки, величина водопоглощения и механическая прочность. Данные характеристики образцов приведены в таблице 2 (полукислый каолин (К), суглинки (С) и ожелезненный каолин (Ож.к) из месторождения Белая Балка).
               Таблица 2 – Характеристики образцов

               По полученным данным можно судить о возможности использования нефелинсодержащего отхода для производства керамического кирпича и плитки. Оптимальными свойствами обладают образцы с использованием Часов-ярской и Мариупольской глинами. При использовании вскрышных пород образцы имеют большую пористость. Поэтому данные составы масс можно использовать для получения легковесных теплоизоляционных строительных изделий.