Рациональное использование техногенных минеральных образований пирофиллитсодержащих пород Южного Урала

• Автор: Руднов, Василий Сергеевич
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. УСЛОВИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ТЕХОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ
1Л Геологические особенности района размещения колчеданных месторождений Куль-Юрт-Тау и Гайское
1.2 Влияние ТМО на геоэкологическую обстановку региона
1.2.1 Атмогенное воздействие
1.2.2 Гидрогенное влияние
1.2.3 Рассеивание тяжелых металлов в почвах
Выводы
ГЛАВА 2. СВОЙСТВА ПИРОФИЛЛИТСОДЕРЖАЩИХ ТМО В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БПЦ
2.1 Ограничивающие требования промышленности БПЦ к сырьевой базе
2.2 Характеристика пирофиллитсодержащего минерального сырья
2.2.1 Структура минерала пирофиллита определяющая его технологические свойства
2.2.2 Особенности ПГП техногенных месторождений
Выводы
ГЛАВА 3. ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПИРОФИЛЛИТСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ БПЦ
3.1 Особенности состава клинкера БПЦ и взаимодействия компонентов сырьевой смеси
3.2 Термодинамические расчеты реакций взаимодействия карбоната кальция с пирофиллитом

3.3 Оптимизация модульных характеристик клинкера из пирофиллитсодержащего сырья
Выводы
ГЛАВА 4. ПРИРОДООХРАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ПИРОФИЛЛИТСОДЕРЖАЩИХ И СУЛЬФАТСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ
4.1 Особенности производства БПЦ на техногенной сырьевой базе
4.2 Подбор технологических параметров производства БПЦ с пирофиллитсодержащим сырьем
4.2.1 Выбор способа помола сырья для ускорения процессов синтеза клинкера
4.2.2 Интенсифицирующее действие сульфатсодержащих отходов в реакциях образования клинкерных минералов
4.2.3 Технологическая схема производства БПЦ и строительные свойства опытно-промышленной партии
4.3 Энергоэффективность технологии
4.4 Экономическое обоснование ресурсосберегающей технологии и ожидаемый экологический эффект
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Копия заявки на изобретение
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт внедрения технологии производства БПЦ в компании ООО «Нордстэбраша»

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Отработка колчеданных месторождений сопровождается образованием отвалов вскрышных пород и забалансовых руд, оказывающих негативное влияние на окружающую среду с изъятием земель, нарушением гидродинамического режима территории, интенсивным пылением, формированием атмогенных потоков рассеяния и др. Рациональное использование этих техногенно-минеральных образований (ТМО) приводит к улучшению экологической обстановки и создаёт определенный экономический эффект.
Пирофиллитовая минерализация образуется в породах вмещающих колчеданные руды месторождений Куль-Юрт-Тау (Башкортостан), Гайское (Оренбургская область) и других. Карьеры данных месторождений уже отработаны, а отходы вскрышных пород складированы во внешние отвалы. Рациональное использование отходов вскрышных пород, которые могут являться сырьевой базой для производства белого портландцемента (БПЦ), решает не только экономическую задачу, но и значительно улучшает экологическую ситуацию в районах месторождений.
Вовлечение нового вида минерального сырья - пирофиллитсодержащих горных пород (Ill'll) - с организацией производства БПЦ в Уральском регионе позволяет также решить проблему высоких требований к минеральному сырью для данного вида продукции и расширить минерально-сырьевую базу. Актуальность проблемы разработки состава сырьевой смеси для изготовления клинкера и технологии производства БПЦ подтверждается запросами цементных заводов, а также различных отечественных и иностранных компаний.
В связи с актуальностью указанной проблемы на кафедре геоэкологии ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» были разработаны принципы использования вскрышных отходов, подобран состав сырьевой смеси и разработана технология производства БПЦ с повышенной белизной. Данная технология отвечает современным требованиям ресурсо- и энергосбережения и является эффективным способом производства строительных материалов.

ния этих исследований установлена возможность и технологическая обоснованность использования данных пород при производстве керамических изделий и огнеупоров [41,42, 97, 123].
В мировой практике впервые предложено использование ПГП (на примере ТМО колчеданных месторождений Южного Урала) в промышленном производстве БПЦ в качестве сырьевого компонента при обжиге клинкера, что подтверждается рядом публикаций и заявкой на патент РФ (Приложение А).
Определяющими характеристиками любого минерального сырья, в том числе ПГП, как промышленного являются: свойства основного минерала - пирофиллита - и его минимальное содержание в породе для определенной отрасли производства, объемы залежи для возможности промышленного освоения и обеспечения производственных потребностей, виды и содержание примесей сопутствующих минералов.
2.2.1 Структура минерала пирофиллита определяющая его технологические свойства
Минерал пирофиллит (А^ОзАБЮг'НгО) впервые установлен Германом в образцах из Березовского золоторудного месторождения на Урале в 1829 г. [63, 116, 132]. Для данного минерала наиболее характерны радиально- пластинчатые, плотные (агальматолит) и тонкочешуйчатые агрегаты и сферолиты.
Структура и морфология кристаллов. Для пирофиллита теоретически возможны шесть политипных модификаций, состоящих из центросимметричных 2 : 1 слоев, ориентировка которых различается на углы, кратные 120°, с периодом в 1 и 2 слоя [46, 47, 129].
В природе и продуктах экспериментального синтеза обнаружены только две политипные модификации: одна двухслойная моноклинная 2М (Св2ь-С2/с), Ъ=Л, и одна однослойная триклинная 1Тс(С',—С1), Ъ=2.