Виды сырья

 

 

3.1.1. Природное неорганическое сырье (нерудные полезные ископаемые)

 

Сырье – это исходные вещества или смеси, которые пере- рабатываются в строительные материалы или изделия.

 

Сырье ® переработка ® готовый материал (изделие)

 

 

Состав и свойства сырья – важные факторы, определяющие способ переработки и качество строительного материала.

Основными сырьевыми материалами для производства строительных материалов являются природные материалы.

Наиболее широко используется неорганическое природ- ное сырье (нерудные материалы), которые по химическому со- ставу являются оксидами (SiO2), силикатами и алюмосилика- тами щелочных и щелочноземельных металлов (Na, K, Ca, Mg), карбонатами и сульфатами кальция и магния. В меньшем объеме используется органическое сырье (древесина, нефть, уголь, газ).

Кроме того, в качестве основного компонента сырьевой смеси или добавок могут использоваться побочные продукты различных отраслей промышленности (отходы).

 

Сырье

 

 

Природное сырье

Побочные продукты промышленности (отходы)

 

 

Неорганическое Органическое (углеводороды)

 

Руды Нерудное

(оксиды, силикаты, алюмоси- ликаты, карбонаты, сульфаты)

 

Природное неорганическое сырье (нерудные полезные иско- паемые)

К этому виду относятся широко распространенные в при- роде горные породы, обладающие необходимым химическим и минеральным составом, многими благоприятными физико- химическими свойствами и привлекательным внешним видом.

– Особенности состава и свойств некоторых горных пород, главным образом осадочного происхождения, позволяют рас- сматривать их как основную сырьевую базу для производства вяжущих веществ (извести, гипса, цемента), керамики, стекла.

– Декоративные свойства других горных пород (гранита, габбро, мрамора) позволяют применять их в качестве отделоч- ных материалов после механической обработки поверхности.

– Еще одна в больших количествах используемая группа – породы, находящиеся в природе в рыхлом состоянии (пески, гравий, природный щебень). Они практически без переработки используются в качестве заполнителей при производстве бе- тонных и растворных смесей.

Таблица 3.1.

 

Примеры использования горных пород

Горная порода	Химиче- ский состав	Применение
Песок	Кремне- зем (SiO2)	Заполнитель в бетонах, рас- творах	Сырье для получения стеклянных расплавов
Глина	Алюмо-	Керамический	Сырье для керамики,
силикаты	кирпич, кера-	один из сырьевых ком-
(SiO2,	мическая плит-	понентов для получения
Al2O3)	ка	ПЦ клинкера
Гранит	Силикаты и алюмо- силикаты	Блоки, плиты, щебень	Сырье для заполнителей бетона
Диабаз	Силикаты и алюмо- силикаты	Блоки, плиты, щебень	Сырье для получения каменных расплавов
Извест- няк	Карбонат кальция (СаСО3)	Отделочные плитки	Сырье для получения воздушной извести, один из сырьевых ком- понентов для получения ПЦ клинкера
Мрамор	Карбонат кальция (СаСО3)	Облицовочные плиты, декора- тивный щебень	Сырье для декоративно- го бетона
Гипсовый	Двувод-	Отделочные	Сырье для получения
камень	ный	плитки	гипсовых вяжущих,
сульфат	один из компонентов
кальция	портландцемента
(СаSО4·
·2H2O)

3.1.2. Природное органическое сырье

 

К этой группе относятся различные древесные породы и другое сырье растительного происхождения (стебли камыша, сельскохозяйственных культур), нефть, природный газ, камен- ный и бурый уголь, торф.

Природное сырье перерабатывается по различным техноло- гиям с получением материалов разного назначения.

 

Природное органическое сырье

 

 

Древесина различных пород:

– лесоматериалы (бревна);

– пиломатериалы (брус, дос- ки);

– изделия из древесины (дос- ки для пола, плинтусы, оконные и дверные блоки, паркет);

– древесные изделия (фанера, ДСП и ДВП, древесно- слоистые пластики);

– клееные деревянные конструкции

Нефть, газ, уголь, торф:

– битумы и дегти (вяжу- щие для асфальтобето- на, основной компо- нент кровельных и гидроизоляционных материалов);

– полимеры (связующие для пластмасс – лино- леумы, стеклопласти- ки;

– компонент композици- онных материалов – полимерцементных бе- тонов;

– модифицирующие до- бавки для строитель- ных смесей;

– основа для лаков и кра- сок

3.1.3. Решение экологических проблем

при производстве строительных материалов

 

 

Добыча природного минерального сырья для нужд про- мышленности строительных материалов и последующая пере- работка сырья в изделия и материалы порождают ряд экологи- ческих проблем.

Производство строительных материалов является очень ма- териалоемкой отраслью. Примеры:

− для производства 1000 штук керамического кирпича требуется примерно 4 тонны глинистого сырья;

− для получения 1 тонны извести нужно обжечь 2 тонны известняка;

− сотни миллионов кубометров песка, гравия и щебня применяют ежегодно в качестве заполнителей для бето- нов и строительных растворов.

В свое время Советский Союз занимал второе место в мире по производству нерудных строительных материалов. Ежегодная добыча горных пород для нужд строительства и промышленности строительных материалов составляла около 2 млрд тонн.

Поскольку разработка месторождений горных пород боль- шей частью ведется открытым способом, земля выводится из сельскохозяйственного оборота, на больших площадях наруша- ются естественные растительные покровы, изменяется природ- ный рельеф местности, появляются выработки большого объе- ма. Рядом с разрабатываемым месторождением накапливаются вскрышные породы, нарушается природное равновесие.

В настоящее время все большее значение приобретает про- блема рационального использования природного сырья, утили- зация побочных продуктов добычи и переработки горных по- род, объем которых иногда достигает 80 % от объема добычи нерудного сырья.

При изготовлении деловой древесины и изделий из нее об- разуется большой объем отходов в виде стружки, опилок, кус- кового материала.

Таким образом, одна из экологических задач – максимально полное использование природного сырья и отходов, образую- щихся при его добыче и переработке.

Использование отходов иногда позволяет сократить по- требление природного сырья. 1 м3ДВП заменяет 2,5 м3стро- ганного пиломатериала. Примером может служить современ- ный отделочный материал ламинат – слоистый клееный мате- риал, получаемый на основе древесностружечных и древесно- волокнистых плит – изделий, изготовленных из древесных от- ходов.

Еще одна задача – утилизация отходов других отраслей промышленности.

Отходы других отраслей могут служить заменителем при- родного сырья, когда состав отходов близок к необходимому составу сырьевых материалов или компонентов смесей.

Наиболее широко используемыми являются отходы тепло- энергетики: золы, шлаки. По своему составу они представляют силикаты кальция, алюмосиликаты, т.е. близки по составу к вя- жущим веществам, некоторым горным породам. Многие золы и шлаки являются активными материалами, т.е. способны хими- чески взаимодействовать с водой, известью, сульфатами. Это обусловлено не только их составом, включающим ряд активных минералов, но и особенностью микроструктуры – большим со- держанием стеклофазы, т.е. аморфного вещества.

 

Примеры широко используемых промышленных отходов:

· Отходы добычи и переработки горных пород:

Отходы распиловки и обработки

поверхности Þ

 

Отходы производства щебня (частицы с размером

5–70 мм) Þ

декоративные плиты из кусков мраморных и гранитных плит (типа «брекчия»);

дробление на заполнители

рассев с получением искусственно- го песка (размеры частиц

от 0,16 до 5 мм);

помол с получением каменной муки (наполнитель асфальтобетонов, мастик, пластмасс)

· Отходы обработки древесины:

неделовая древесина Опилки Þ Þ ДСП, ДВП, фибролит, арболит   наполнитель в пластмассах, гипсо-     бетонных изделиях Отходы теплоэнергетики: Золы Þ добавки в бетонные и растворные смеси;     компонент сырьевой смеси для     производства ПЦ клинкера;     компонент смешанных вяжущих Шлаки Þ заполнители; компонент смешанных вяжущих     (местных, низкомарочных);     активная минеральная добавка     в составе цемента

Стружка, щепа,

 

·

 

Использование отходов имеет не только экологическую, но и экономическую стороны:

− в тех регионах, где нет или недостаточно природного сырья, расширяется сырьевая база производства строи- тельных материалов;

− снижается стоимость строительных материалов, так как исключаются или уменьшаются затраты на транспорти- рование природного сырья из других регионов;

− решается проблема утилизации промышленных отходов, исключается необходимость устройства полигонов для их хранения.

 

Проблемы загрязнения окружающей среды Использование отходов, а иногда и природного сырья в про-

изводстве строительных материалов может привести к загряз- нению воздуха промышленных и гражданских зданий, атмосфе- ры, а значит, повлиять на здоровье человека и природу.

 

Источники загрязнения

 

 

Сырье (отходы)

Технология

Готовый продукт

 

Тяжелые металлы Аэрозоли Радиоактив- ность

Радиоактивность Пыль (кремнезем)

 

Газы

Сточные воды

Вымывание тяжелых металлов Выделение фенола, формальдегида

 

Наиболее полно в настоящее время изучены токсикологи- ческие свойства полимерных строительных материалов, и в меньшей степени проводится экологическая оценка материалов на основе неорганического сырья (цемент, стеновые материалы, например шлакоблоки, теплоизоляционные материалы). К обя- зательным испытаниям в последнее время стали относить оцен- ку радиационных свойств сырьевых материалов (например, щебня) и готовых изделий. Для новых видов продукции оцени- ваются токсиколого-гигиенические свойства.