22 февраля 2016г.
В настоящее время во многих государствах особое внимание уделяется вопросу экономии металла и замене его в целом ряде отраслей промышленности менее дефицитными и более стойкими материалами.
Это связано тем, что различные виды современного технологического оборудования работают на транспортировке всевозможных материалов, а также в сложных химических условиях, при высоких температурах и давлениях.
Борьба за экономию металла предусматривает широкое внедрение в производство экономически выгодных заменителей металла. Одним из таких заменителей является каменное литье, область применения которого в мире расширяется изо дня в день. В настоящее время, например, из базальтового литья в СНГ и Восточной Европе изготавливается более ста видов износоустойчивых и кислотоупорных промышленных изделий.
Условия для развития камнелитейной промышленности в Кыргызстане чрезвычайно благоприятны, так как запасы различных горных пород, являющихся сырьем для каменного литья, неисчерпаемы[1-3].
Наличие в Кыргызстане электроэнергии в сочетании с большими запасами местных сырьевых материалов позволить в кратчайший срок создать новую отрасль экономики – камнелитейную промышленность.
Абшир-Атинского месторождения диабазовых порфиритов - порфириты силурийского возраста. Расположение: Ноокатский район, в 28 км от г. Кызыл-Кия. Проведены поисково-опбробовательные работы. Используются породы для производства бутового камня, щебня для бетона марки «400» и выше. Запасы категории С1 – 1 млн.м3.
Ошский Южно-Киргизский геологической экспедицией подсчитаны запасы алевролитового сырья месторождения Таш-Булак - по категории С1 составлен 36635 тыс. м3, по категории С2 – 9963 тыс. м3.Всего С1+С2 =45598 тыс. м3.
Определенные опытными и расчетными методами значения физико-механических характеристик и модуль кислотности алевролитовых пород и диабазовых порфиритов приведены в Табл.1.
Таблица 1
Физико-механические характеристики алевролита
|
Месторождения
|
Плотность,
× 103 кг/м3
|
Водопо- глощение,
%
|
Прочность на сжатие, МПа
|
Модуль кислотности
|
|
в сухое состояние
|
в водопо- глощенное состояние
|
|
Алевролит
|
2, 08
|
3
|
27, 61
|
15,16
|
1,66
|
|
Диабазовый порфирит (Абширское)
|
2,89
|
1,42
|
68
|
62
|
-
|
В зависимости от модуля кислотности Mк базальтовый щебень подразделяется по ГОСТ 18866-81 на марки: А- с Mк, равным 1,2 и более; Б – с Mк менее 1,2. Из табл.1 нетрудно определить марку алевролита, которая соответствует марке А.
Как видно из Табл.1, модуль кислотности сырья должен быть не менее 1,2, наличие тугоплавких включений, которые могли бы осложнить плавление не более 5,0%, содержание серы по разным стандартам допускается от 0,2% до 1,0%.
Дробление по фракциям дало следующие данные (Табл.2).
Таблица 2
Разделение алевролитового камня по размеру фракции
Таким образом, основную массу составляет фракция от 3 до 40 мм, которая удовлетворяет существующим стандартам, при необходимости фракцию свыше 40 мм можно дробить.
Модуль кислотности по месторождению колеблется от 1,92 до 4,63, в среднем 2,53, минимальный модуль кислотности превосходит стандартный почти на один порядок (0,72 %).
В Табл.3 приведена сравнительная характеристика минерального состава алевролита с известными месторождениями базальтов Кыргызской Республики, используемых для получения супертонких волокон.
Из Табл.3 видно, что алевролит содержит вместо плагиоклаза 60 % кварца, остальные минералы все имеется, и отличается от базальтовых пород месторождений Сулуу-Терек и Кашка-Суу по процентному содержанию. Кроме того в алевролите малое содержание серицита на 5%.
Таблица 3
Минералогический состав различных месторождений базальта
|
№ Минералы и соединения
|
Процентное содержание в породе, %
|
|
лейкобазальт (Кашка –Суу)
|
миндалекаменный базальт (Сулуу-Терек)
|
алевролитовый базальт (Таш-Булак)
|
|
Кварц
|
-
|
-
|
60
|
|
Хлорит, рудные минералы
|
10-20
|
10-15
|
<15
|
|
Пироксен
|
-
|
5
|
2-3
|
|
Полевой шпат
|
60
|
-
|
<10
|
|
Серицит
|
|
-
|
<5
|
|
Кальцит
|
20
|
5
|
<15
|
|
Плагиоклаз
|
-
|
75-80
|
-
|
|
Илденгсит
|
-
|
1
|
-
|
|
Порфировое выделение плагиоклазов
|
-
|
4
|
-
|
В Табл.4 приведен химический состав алевролитовых базальтов месторождения Таш-Булак.
Таблица 4
Химический состав алевролитовых пород месторождения Таш-Булак
|
SiO2
|
Al2O3
|
CaO
|
MgO
|
Fe2O3
|
FeO
|
TiO2
|
Na2O
|
K2O
|
MnO
|
П.П.П.
|
SO3
|
P2O5
|
|
%
|
|
33,7
|
9,25
|
22,4
|
3,49
|
1,74
|
1,94
|
0,48
|
1,35
|
1,64
|
0,10
|
22,09
|
0,14
|
0,14
|
Далее проведен термогравиметрический анализ. Термогравиметрические исследования проведены на дериватографе Q-1500D. Навеска исследуемых образцов составляла 600мг, чувствительность – 200, скорость нагрева 10 0/мин. Образцы нагревались в керамических бюксах до температуры 10000С.
На Рисунке 1 приведен термогравиметрический анализ алевролитовой породы.
Как видно из Рисунка
1, до 2000С наблюдается ряд малоинтенсивных эндотермических эффектов, связанных с удалением
сорбционной воды. Убыль веса образца
составляет 12мг или 2% от общей массы.
В области 300-5000С наблюдается широкий экзотермический эффект с максимумом при 4630С, по-видимому, обусловленный окислением незначительного количества Fe2+. Этот экзотермический эффект переходит в интенсивный
эндотермический с минимумом при 5900С, что сопровождается
потерей 31 мг или около 5%
массы. Этот эндотермический эффект,
возможно, связан с удалением
конституционной воды. Небольшой
эндоэффект, наблюдаемый при температуре 8500С, обусловлен удалением остаточной части конституционной воды. Экзотермический слабый эффект при 9080С менее определен. Возможно,
он связан с образованием шпинельной структуры.
Анализ термоэффектов термограмм и сравнение
их с термограммами минералов, позволяет сделать предположение также о наличии в породе таких минералов, как полыгорскит {Mg5(H2O)4[Si4O10]2 (OH)2 4H2O}, монтмориллонит
{[(Ca,Na) (Mg,Al,Fe)2 (Si,Al)4O10]·nH2O}, минералы
группы
хлоритов
–
шамозит
{Fe2+Fe3+ [AlSi3O10] (OH)8}, тюрингит {Fe2+ (AlFe2+)2 [Al2Si2O10] (OH)8}.
Экспериментальным путем определена температура плавления алевролитовых пород (Табл.5).
Таблица 5
Температура плавления базальтовых пород
|
Наименование месторождений базальтовых пород
|
Температура плавления базальтовых пород, 0С
|
|
Сулуу-Терек
|
|
|
Базальт скрытокристаллический
с примазками карбоната
|
1180
|
|
Базальт мелкокристаллический до скрытокристаллическогос редкими миндалинами
|
1350
|
|
Кашка-Суу
|
|
|
Лейкобазальтафировый, оливиновый, субщелочной
|
1310
|
|
Базальт миндалекаменный, оливинсодержащий
|
1340
|
|
Абширское
|
|
|
Алевролит
|
1360
|
|
Диабазовый порфирит (Абшир)
|
1420
|
На основе
уравнений регрессии
вязкость базальтового расплава по разработанной методике определена вязкость расплава, полученного из алевролита, в зависимости от его химического состава[2]. Из Табл.2 видно,
что алевролитовые породы образуют средневязкие расплавы. Эти значения
близки к вязкости базальтов Берестовецкого месторождения Украины, используемых для получения супертонкого и непрерывного волокна.
Таблица 4
Вязкость расплава базальтов в зависимости от их температуры
Месторождение Вязкость, ð Па·с, при t, 0С
|
|
1450
|
1400
|
1350
|
1300
|
1250
|
|
Алевролит
|
38
|
52
|
105
|
192
|
461
|
|
Диабазовый порфирит (Абширское)
|
63
|
117
|
210
|
312
|
381
|
|
Сулуу-Терек
|
64
|
112
|
190
|
350
|
680
|
|
Берестовецкое
|
36
|
62
|
102
|
182
|
354
|
|
Марнеульское
|
78
|
130
|
225
|
410
|
765
|
Алевролит месторождения Таш-Булак в сравнении
с другими месторождениям базальтов Кыргызской Республики содержит
в себе малые количества оксида
кремния и алюминия, но соответствующие техническим требованиям на базальтовое сырье.
Одновременно содержит больше, чем в других базальтах (не более 5 %), сравнительно легколетучих компонентов, которые показал
анализ П.П.П. (среднее
18 %).
Список литературы
1.
Ормонбеков, Т.О. Технология базальтовых волокон и изделия на их основе.
- Б.: Технология ,1997.-
122 с.
2.
ОрмонбековТ.О. Техника
и технология производства базальтовых волокон.- Бишкек: Илим,2005. -152 с.
3. Ормонбеков Т.О., Байсалов Э.А.,Дубинин Ю.Н. и
др.Технология, оборудование и
производство базальтовых
волокон электрическим плавлением пород.
– Бишкек: Илим, 2007. - 96 с.
