Полезные ископаемые горючие строительные материалы нерудные

Нерудные строительные материалы

Минералы природного происхождения, используемые в натуральном виде для целей строительства, но при этом не содержащие горючих веществ и металлов, носят название нерудных строительных материалов. Это, прежде всего: песок, щебень, гравий, гранит, известняк, глина. Также существуют и искусственные нерудные материалы, созданные на основе естественных минералов – бетон, керамзит, цемент.

Добыча открытым способом

Традиционным способом добычи этого вида полезных ископаемых является открытая выработка в карьерах и котлованах. Тщательно изучая условия залегания горных, осадочных, изверженных и метаморфических пород, определяют физические свойства будущего сырья для строительной индустрии. Именно они определяют геологическую структуру разрабатываемого месторождения: глубину и чередование слоёв, наличие грунтовых вод, объём вскрышных работ.

После планировки местности и принятия мер по отводу грунтовых вод, приступают непосредственно к вскрышным мероприятиям, заключающимся в снятии и удалении пустой породы в отвалы. Как правило, это наиболее трудоёмкая и затратная часть разработки месторождения, связанная подчас с взрывными работами, размыванием породы под воздействием сильного напора воды, использованием специальной землеройной техники.

С удалением поверхностного слоя, открывается доступ к нерудным материалам, разработка которых ведётся одним или несколькими уступами, высота их при этом определяется твёрдостью породы. Наиболее плотные породы взрывают, чтобы потом крупные глыбы опять же взрывать, а более мелкие – обрабатывать механическим способом. Рыхлые массивы разрабатывают экскаваторами, иногда применяя и гидромеханическое воздействие.

После чего полезные ископаемые доставляют на заводы автомобильным, железнодорожным или конвейерным видом транспорта. Где они подвергаются дальнейшей обработке.

Механическая обработка

Сортировка

Первоначальным этапом обработки нерудного сырья является сортировка. Благодаря ей добытые минералы очищаются от примесей и разделяются по крупности. В основу сортировки положены механическое, гидравлическое, пневматическое, электромагнитное воздействие, позволяющее за счёт разных физических свойств зёрен исходного материала производить распределение по фракциям.

Дробление

Для получения из горных пород песка и щебня нужных размеров применяется дробление. Четвертая часть расходов на производство нерудных строительных материалов затрачивается именно здесь. Для выполнения этой технологической операции используют конусные, молотковые, роторные, ударно-шнековые и щековые дробилки. В зависимости от плотности и фракций исходного сырья, процесс дробления может доходить до четырёх стадий.

Классификация

Процесс дальнейшего фракционирования зернистого материала находит воплощение в гидравлических или механических классификаторах, осуществляющих его разделение в зависимости от скорости падения составляющих элементов, находящихся внутри жидкости. Гидравлические классификаторы работают за счёт напора воды, а механические имеют в своём составе механизмы взмучивания и разгрузки, что позволяет и тем и другим производить по размерный отбор.

Промывка или сухая очистка

Для промывки нерудных материалов используются барабанные, вибрационные и корытные мойки. С её помощью избавляются от глины и пыли. Так как данный метод связан с большим расходом воды и трудностями последующего обезвоживания, то в последнее время стало актуальным применять сухую очистку. Путём выделения и отправления в отвал мелких зёрен, содержащих наибольшее количество примесей.

Распиловка, шлифовка, полировка, окантовка

Все эти способы (распиловка, шлифовка, полировка, окантовка) находят применение при разработке материалов высокой прочности и крупных габаритов (гранит, мрамор), а также при обработке уже готовых облицовочных плит, содержащих в своём составе нерудные минералы.

Высушивание и измельчение

Современная промышленность выпускает широкий ассортимент установок, предназначенных для сушки и измельчения сыпучих строительных материалов. Технологий, являющихся завершающей стадией в процессе получения песка, щебня, гравия, шлаков, искусственных материалов.

Хранение и транспортировка

Для перевозки сыпучих нерудных материалов используют автомобильный, водный и железнодорожный транспорт. Причём сам материал располагают, как правило, навалом, избегая перегрузки с целью недопущения потерь при транспортировке. Иногда применяют специальные прокладки или подкладки, также используют прочную тару, позволяющую производить погрузо-разгрузочные работы.

Хранение строительных материалов производится на складских площадках или в ангарах, обеспечивающих защиту от влаги и пыли, а также механических воздействий.

Применение в строительстве

Несомненными достоинствами нерудных материалов являются их распространённость в природе и возможность использования в начальном виде без обогащения и выделения какого-либо компонента. Именно благодаря своим свойствам, этот класс полезных ископаемых нашёл широкое применение во всех отраслях строительства, таких как:

• Прокладка автомобильных и железнодорожных магистралей.
• Возведение гидросооружений, мостов, защитных корпусов объектов повышенной опасности, сооружение аэродромов.
• Укладка фундаментов.
• Производство строительных смесей и материалов.
• Благоустройство территорий.
• Отделка зданий и сооружений.

Всегда и везде при строительстве любых объектов требуются песок, гравий, щебень, керамзит, цемент, бетон, кирпич и множество других изделий и материалов, в основе которых лежат нерудные минералы и элементы. Они прекрасно справляются с ролью несущих конструкций, служат в качестве гидроизоляции и утеплителей, обеспечивают многократный обмен воздуха в помещениях, а также предоставляют возможность декоративно-художественного оформления создаваемых объектов.

Месторождения в России и мире

Месторождения нерудных строительных материалов представлены в природе:

• Ангидридами и гипсами.
• Глиной.
• Карбонатами (мелом, доломитами, мергелями, туфами).
• Песками, песчаниками, песчано-гравийными смесями.
• Строительными камнями.

Территория России богата этими полезными ископаемыми:

• Песчано-гравийные месторождения присутствуют в Московской, Нижегородской, Ленинградской, Ульяновской, Самарской, Псковской, Ростовской областях. На территории Карелии, Татарстана и Чувашии. Имеются большие запасы в Красноярском крае, а также на Урале, в Иркутской области, Бурятии. На учёте находятся 1269 месторождений, из которых 600 – эксплуатируются.
• Легкоплавкие и тугоплавкие глины, а также бентониты распространены на Урале, в ряде северо-восточных областей европейской части России, а также на юге европейской части страны.
• Огромные запасы карбонатных ресурсов сосредоточены в Ростовской и Саратовской областях, на юге Карелии, в Кузбассе. Имеются месторождения на Урале, Алтае и в Саянах.
• Гипсовые залежи обнаружены в Архангельской, Псковской и Тульской областях, на Кавказе и в Иркутской области.
• В пределах нашего государства располагаются 1000 месторождений строительных камней. Это, прежде всего Карелия, а также в горные районы страны: Алтай, Урал, Саяны. Ещё: Забайкалье и Приморский край.

Если взглянуть на геологическую картину мира, то крупнейшими запасами строительных минералов обладают страны СНГ, США, Франция, Германия, Италия, Турция, Китай, Япония и Австралия.

Мировые запасы

Общемировые запасы нерудных материалов для строительства можно приблизительно оценить следующим образом:

• Песок. Самый распространённый в природе материал, ежегодное потребление которого оценивается в 100 млн. тонн. Миллионы карьеров (среднестатистический запас 24 тыс. т.), множество пустынь, залежи на дне водоёмов – позволяют с уверенностью утверждать, что его запасов хватит надолго. Причём он ещё и обладает возможностью восстановления.
• Глина и каолин – 20-25 млрд. тонн.
• Мировые запасы карбонатного сырья оценить достаточно трудно. Только на территории России его запасы оцениваются в 40 млрд. тонн, а страны СНГ располагают лишь 3,1 млрд. тонн.
• Гипс – 7,5 млрд. тонн.
• Строительный камень. При 0,4% мирового производства этого стройматериала, запасы его в России оцениваются в 20 млрд. м3.

Страны, добывающие нерудные материалы

Основными разработчиками нерудных материалов в мире являются:

• США – 25% мирового производства гравия и песка.
• Лидерами по добыче гипса являются Китай, Иран, Турция, США, Испания.
• Природный камень больше всего разрабатывают Китай, Индия и Италия.
• Значительными запасами и возможностью добычи мела располагают Франция, Великобритания, Германия, Дания.
• Крупнейшими экспортёрами каолина на мировом рынке выступают США, Бельгия, Великобритания, Бразилия, Украина.

Необходимо отметить, что эти данные весьма противоречивы, так как подчас фирмы-разработчики нерудных материалов, зарегистрированные в одной стране, производят добычу и разработку на территории других государств. В 2016 году крупнейшие компании производители строительных материалов представляли Францию, Ирландию, Японию, Германию и Швейцарию, это естественно не говорит о том, что на территории всех этих стран ведётся крупномасштабная разработка нерудных строительных материалов.

Строительное дело почти целиком базируется на извлекаемых из недр Земли полезных ископаемых и нередко требует все новых видов сырья. Ни один вид строительства не обходится без применения нерудных строительных материалов, таких как песок, песчано-гравийные смеси, природные каменные материалы, глины, известняк, доломит, мел, мергель и другие. Поэтому, перед началом строительства стоит задача обеспечения объекта всеми видами минерального сырья, что нередко требует открытия и вовлечения в разработку новых месторождений полезных ископаемых.

Итак, для начала немного теоретических сведений, необходимых для большего понимания материала.

Полезное ископаемое – природное минеральное образование, пригодное для использования в народном хозяйстве в естественном виде или после переработки.

Нерудные полезные ископаемые — неметаллические полезные ископаемые, используемые в промышленности и строительстве в естественном виде или как сырье.

По области использования нерудные полезные ископаемые подразделяются на:

 – горно-химическое сырьё;

– горно-металлургическое сырьё;

– строительные материалы;

– технические кристаллы.

В настоящей статье мы рассмотрим только нерудные полезные ископаемые, применяемые в строительстве – нерудные строительные материалы или строительные горные породы.

Итак, нерудные строительные материалы (строительные горные породы)- это неметаллические полезные ископаемые, используемые в строительстве в естественном виде или как сырье.

К нерудным строительным материалам относят заполнители для бетона и асфальтобетона, стеновые камни и блоки, облицовочные изделия, дорожно-строительные материалы, минеральный порошок и др.

В промышленности строительных материалов согласно генетическому признаку наиболее широко используют следующие важнейшие виды строительных горных пород:

– Осадочные, образовавшиеся путем накопления (осаждения) продуктов разрушения магматических, метаморфических и более древних осадочных горных пород.

– Магматические (изверженные), которые по условиям образования делятся на глубинные (интрузивные) и излившиейся (эффузивные) породы.

– Метаморфические ( видоизмененные), в которых изменение строения и состава произошло в природе, под влиянием высокой температуры и давления, под воздействием химически активных газообразных веществ и горячих растворов циркулирующих в породах.

Рассмотрим подробно наиболее часто встречающиеся породы.

I) Осадочные горные породы:

а) Песчаные и песчано-гравийные породы

Геологи выделяют два вида пород: песчаную и песчано-гравийную. Чисто гравийных месторождений в природе не бывает. Обычно гравий залегает вместе с песком, образуя гравийно-песчаные массы, содержания гравия в которых колебелется в очень больших пределах. Часто в таких отложениях встречаются валуны (обломки горных пород размер которых превышает 100мм). Песчаной называют породу при содержании гравия меньше 10% общей массы, песчано-гравийной при содержании гравия более 10%. Существует еще валунно-гравийно-песчаная порода- с содержанием гравия более 10% и валунов более 5%.

Песок – это природный неорганический сыпучий материал с крупностью зерен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке валунно-гравийно-песчаных, гравийно-песчаных и песчаных месторождений (определение согласно ГОСТ 8736-2014).

Песок является рыхлой осадочной горной породой, состоящей не менее чем на 50% из зерен кварца, полевых шпатов и других минералов и обломков горных пород.

Пески подразделяются на:

– грубые пески (размер зерен более 3мм)

– крупные пески (размер зерен 0,5-2мм)

– средние пески (размер зерен 0,35-0,50мм)

– мелкие пески (размер зерен 0,14-0,35мм)

– пылеватые пески (размер зерен 0,01-0.14мм).

Применение песков в строительстве очень широкое – в качестве заполнителя для производства бетона, асфальтобетона, строительных растворов, создания насыпей земляных сооружений, отсыпки  земляного полотна железных и автомобильных дорог. Без песка не обходится ни одно строительство. Это наиболее распространенный строительный материал.

                 Гравий- это рыхлый каменный материал, образовавшийся в результате выветривания горных пород, размером частиц 5-70 мм.

Гравий выпускают в виде следующих основных фракций (согласно ГОСТ 8267-93):

– от 5(3) до 10 мм;

– св. 10 до 15 мм;

– св. 10 до 20 мм;

– св. 15 до 20 мм;

– св. 20 до 40 мм;

– св. 40 до 80(70) мм

– смесь фракций от 5(3) до 20 мм.

По согласованию изготовителя с потребителем выпускают гравий в виде других смесей, составленных из отдельных фракций, а также фракций от 80(70) до 120 мм, св. 120 до 150 мм.

Гравий применяется в качестве заполнителя для бетонов, асфальтобетонов, баластной призмы железнодорожных путей, рабочих слоев и покрытий дорожной одежды автомобильных дорог и др.

б) Глинистые породы

К глинистым осадочным породам в первую очередь относятся имеющие очень большое распространение, различные по составу и происхождению супеси, суглинки и глины, а так же встречаемые более редко алевролиты и аргиллиты. Состоят эти породы из так называемых первичных (кварц, полевой шпат, слюда) и вторичных (каолинит, монтмонириллионт и др.) глинистых минералов, присутствие которых и обуславливает все специфические особенности глин: набухание при увлажнении, усадка при высыхании, пластичность, липкость и др.

 Супесь- это рыхлые осадочные породы с содержанием глинистых частиц (менее 0,005мм) в количестве от 3% до 10%.

 Суглинок- это рыхлые осадочные породы с содержанием глинистых частиц (менее 0,005мм) в количестве от 10% до 30%.

Глина- это рыхлые осадочные породы с содержанием глинистых частиц (менее 0,005мм) в количестве более 30%

Алевролиты- это сцементированные пылеватые суглинистые породы.

Аргиллиты- сцементированные глины.

Глинистые породы применяются для производства цемента, керамического кирпича, керамических изделий для наружной и внутренней облицовки зданий (облицовка фасадов, фасадные плитки, ковровая керамика), в качестве гидроизолирующего слоя при строительстве различных сооружений, производства санитарно-технических изделий, теплоизоляционных изделий (керамзит), кровельных керамических изделий, керамических труб.

в) Органогенные осадочные породы

Известняк- скальная порода, не менее чем на 75% состоящая из CaCO3 преимущественно органогенного происхождения (слагается из известковых раковин моллюсков, известковых водорослей, кораллов и др.). Менее распространены известняки химического происхождения (оолитовые известняки, известковые туфы). Используется как сырье для цементной промышленности, для производства щебня, облицовки зданий.

Мергель- известняк, в составе которого преобладает глина. При содержании в мергелях минерала кальцита не менее 75%  их называют известняковыми, а менее 10% – глинистыми. Мергели используют как сырье для производства портландцемента.

Мел- состоит из мелких частиц раковин простейших животных. По химическому составу он аналогичен известянику. Мел используют при производстве извести, для приготовления красок, замазок и цемента.

II. Магматические горные породы:

Гранит – является полиминеральной кислой горной породой, одной из самых распространенных магматических пород на Земле.

Гранит состоит из калиевого полевого шпата (ортоклаза) – 40-70%, кварца, являющегося наиболее стойкой составной частью гранита (20-40%) и слюды (мусковита или биотита)-5-20%.

Граниты применяют в качестве строительного и облицовочного материала,  из гранита получают высококачественный щебень, который используют в строительстве всех видов сооружений, а так же при производстве бетона.

Гранитный щебень выпускают в виде следующих основных фракций (согласно ГОСТ 8267-93):

– от 5(3) до 10 мм;

– св. 10 до 15 мм;

– св. 10 до 20 мм;

– св. 15 до 20 мм;

– св. 20 до 40 мм;

– св. 40 до 80(70) мм

– смесь фракций от 5(3) до 20 мм.

По согласованию изготовителя с потребителем выпускают щебень в виде других смесей, составленных из отдельных фракций, а также фракций от 80(70) до 120 мм, св. 120 до 150 мм.

Габбро- состоит из полевых шпатов, пироксена, авгита, оливина и друних темноокрашенных минералов. Структура габбро гранитная. Применяется для наружной облицовки зданий и получения щебня.

Лабрадорит- одна из разновидностей семейства габбро, полнокристаллическая магматическая горная порода, состоящая в основном из минерала лабрадора. Применяется для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений.

III.Метаморфические горные породы:

Гнейсы – по минералогическому составу сходны с гранитами, из которых они образовались в результате перекристаллизации под большим давлением. Они состоят главным образом из полевых шпатов, кварца и одного или нескольких минералов: биотита, мусковита, роговой обманки, авгита.

Гнейсы имеют так называемое сланцеватое строение. Для них характерно то, что составляющиме породу минералы вытянуты в направлении, перпендикулярном направлению давления.

Гнейсы используются для кладки фундаментов, в качестве бутового камня, в виде плит для облицовки каналов и набережных, для устройства тротуаров.

Мрамор – метаморфическая разновидность карбонтаных пород- известняков, доломитов и доломитизированных известняков, отличающихся от них зернисто-кристаллическим строением  и высокой плотностью. Зерна кальцита в мраморе непосредственно связаны сцеплением кристаллов.

Мрамор используется для декоративных и облицовочных работ: из него делают плиты для внутренней отделки зданий, лестничные ступени, плитки для полов.

Кварцит – метаморфическая разновидность кремнистых песчаников с перекристаллизованными зернами кварца, которые срослись между собой так, что цементирующее вещество неразличимо. Они образуются путем метаморфизации кварцевых песков и песчаников под влиянием высоких температур и давления.

Кварциты используются в виде штучных камней для особо ответственных конструкций зданий и сооружений (для изготовления подферменных камней в мостах и др.), в качестве бутового камня, щебня и для наружных облицовок повышенной стойокости (декоративные облицовочные плиты).

ООО «ДОРГЕОПРОЕКТ»

(499) 393-38-36

       www.dorgeoproekt.ru

dorgeoproekt@bk.ru