Complesso edilizio. Industria dei materiali da costruzione Materie prime minerali naturali per materiali da costruzione

Ministero della Scienza e dell'Istruzione dell'Ucraina

Università nazionale di costruzione e architettura di Kiev

Dipartimento di Scienza dei Materiali da Costruzione

Abstract sul tema: “L’uso di prodotti secondari nella fabbricazione di materiali da costruzione”

PIANO:

1. Il problema dei rifiuti industriali e le principali indicazioni per risolverlo

c) Materiali lapidei fusi e artificiali a base di scoriee arrabbiato

c) Materiali provenienti da rifiuti chimici forestali e dalla lavorazione del legno

4. Riferimenti

1. Il problema dei rifiuti industriali e le principali indicazioni per risolverlo.

a) Sviluppo industriale e accumulo di rifiuti

Una caratteristica del processo scientifico e tecnico è l'aumento del volume della produzione sociale. Il rapido sviluppo delle forze produttive provoca il rapido coinvolgimento di sempre più risorse naturali nella circolazione economica. Il grado del loro utilizzo razionale resta tuttavia, in generale, molto basso. Ogni anno l'umanità utilizza circa 10 miliardi di tonnellate di minerali e quasi la stessa quantità di materie prime organiche. Lo sviluppo della maggior parte dei minerali più importanti del mondo procede più velocemente di quanto aumentino le loro riserve accertate. Circa il 70% dei costi industriali proviene da materie prime, forniture, combustibili ed energia. Allo stesso tempo, il 10...99% delle materie prime si trasforma in rifiuti, scaricati nell'atmosfera e nei corpi idrici, inquinando la terra. Nell’industria del carbone, ad esempio, ogni anno vengono generati circa 1,3 miliardi di tonnellate di detriti e rocce minerarie e circa 80 milioni di tonnellate di rifiuti della lavorazione del carbone. La produzione annua di scorie metallurgiche ferrose è di circa 80 milioni di tonnellate, di non ferrosi 2,5, di ceneri e scorie di centrali termoelettriche è di 60...70 milioni di tonnellate, i rifiuti di legno sono di circa 40 milioni di m³.

I rifiuti industriali influenzano attivamente i fattori ambientali, ad es. hanno un impatto significativo sugli organismi viventi. Innanzitutto ciò riguarda la composizione dell'aria atmosferica. I rifiuti gassosi e solidi entrano nell'atmosfera a seguito della combustione del carburante e di vari processi tecnologici. I rifiuti industriali influenzano attivamente non solo l'atmosfera, ma anche l'idrosfera, ad es. ambiente acquatico. Sotto l'influenza dei rifiuti industriali concentrati in discariche, discariche di scorie, discariche di sterili, ecc., il deflusso superficiale nell'area in cui si trovano le imprese industriali è inquinato. Lo scarico di rifiuti industriali alla fine porta all'inquinamento delle acque dell'Oceano Mondiale, che porta ad una forte diminuzione della sua produttività biologica e influisce negativamente sul clima del pianeta. La generazione di rifiuti derivante dalle attività delle imprese industriali influisce negativamente sulla qualità del suolo. Nel suolo si accumulano quantità eccessive di composti che hanno un effetto dannoso sugli organismi viventi, comprese le sostanze cancerogene. Nel suolo contaminato “malato” si verificano processi di degrado e l'attività vitale degli organismi del suolo viene interrotta.

Una soluzione razionale al problema dei rifiuti industriali dipende da una serie di fattori: la composizione materiale dei rifiuti, il loro stato aggregato, la quantità, le caratteristiche tecnologiche, ecc. La soluzione più efficace al problema dei rifiuti industriali è l’introduzione di una tecnologia senza rifiuti. La creazione di una produzione senza rifiuti viene effettuata attraverso un cambiamento fondamentale nei processi tecnologici, lo sviluppo di sistemi a ciclo chiuso che garantiscono l’uso ripetuto delle materie prime. Con l’utilizzo integrato delle materie prime, i rifiuti industriali di alcuni settori diventano la materia prima di partenza di altri. L'importanza dell'uso integrato delle materie prime può essere vista sotto diversi aspetti. In primo luogo, lo smaltimento dei rifiuti consente di risolvere i problemi di protezione ambientale, liberare terreni preziosi occupati da discariche e impianti di stoccaggio dei fanghi ed eliminare le emissioni nocive nell'ambiente. In secondo luogo, i rifiuti coprono in gran parte il fabbisogno di materie prime di numerose industrie di trasformazione. In terzo luogo, con l’uso integrato delle materie prime, i costi di capitale specifici per unità di produzione vengono ridotti e il loro periodo di ammortamento è ridotto.

Tra le industrie che consumano rifiuti industriali, la più capiente è quella dei materiali da costruzione. È stato accertato che l'utilizzo dei rifiuti industriali può coprire fino al 40% del fabbisogno edilizio di materie prime. L'utilizzo dei rifiuti industriali consente di ridurre i costi di produzione dei materiali da costruzione del 10...30% rispetto alla loro produzione da materie prime naturali, il risparmio sugli investimenti di capitale raggiunge il 35...50%.

b) Classificazione dei rifiuti industriali

Ad oggi non esiste una classificazione esaustiva dei rifiuti industriali. Ciò è dovuto all'estrema diversità della loro composizione chimica, proprietà, caratteristiche tecnologiche e condizioni di formazione.

Tutti i rifiuti industriali possono essere suddivisi in due grandi gruppi: minerali (inorganici) e organici. I rifiuti minerali sono della massima importanza per la produzione di materiali da costruzione. Rappresentano la quota predominante di tutti i rifiuti prodotti dalle industrie minerarie e di trasformazione. Questi rifiuti sono stati studiati in misura maggiore rispetto a quelli organici.

Bazhenov P.I. si propone di classificare i rifiuti industriali al momento della loro separazione dal processo tecnologico principale in tre classi: A; B; IN.

I prodotti di classe A (residui di cava e residui dopo l'arricchimento di minerali) hanno la composizione e le proprietà chimiche e mineralogiche delle rocce corrispondenti. L'ambito della loro applicazione è determinato dal loro stato di aggregazione, dalla composizione frazionaria e chimica e dalle proprietà fisiche e meccaniche.

I prodotti di classe B sono sostanze artificiali. Sono ottenuti come sottoprodotti di processi fisici e chimici che avvengono a temperature normali o, più spesso, elevate. La gamma di possibili utilizzi di questi rifiuti industriali è più ampia rispetto a quella dei prodotti di classe A.

I prodotti di classe B si formano a seguito di processi fisici e chimici che si verificano nelle discariche. Tali processi possono essere la combustione spontanea, la decomposizione delle scorie e la formazione di polvere. Rappresentanti tipici di questa classe di rifiuti sono le rocce bruciate.

2. Esperienza nell'utilizzo dei rifiuti della metallurgia, dell'industria dei combustibili e dell'energia

a) Materiali cementanti a base di scorie e ceneri

La maggior parte dei rifiuti derivanti dalla produzione di metalli e dalla combustione di combustibili solidi si forma sotto forma di scorie e ceneri. Oltre alle scorie e alle ceneri, durante la produzione dei metalli vengono generate grandi quantità di rifiuti sotto forma di sospensioni acquose di particelle disperse - fanghi.

Materie prime minerali preziose e molto comuni per la produzione di materiali da costruzione sono le rocce bruciate e gli scarti della lavorazione del carbone, nonché le rocce ricoperte e gli scarti della lavorazione dei minerali.

La produzione di materiali leganti è uno dei settori di applicazione più efficaci delle scorie. I leganti di scoria possono essere suddivisi nei seguenti gruppi principali: scorie di cemento Portland, scorie solfatiche, scorie di calce, leganti scorie-alcaline.

Le scorie e le ceneri possono essere considerate materie prime in gran parte preparate. Nella loro composizione, l'ossido di calcio (CaO) è legato in vari composti chimici, anche sotto forma di silicato bicalcico, uno dei minerali del clinker di cemento. Un elevato livello di preparazione della miscela di materie prime quando si utilizzano scorie e ceneri garantisce una maggiore produttività del forno e un risparmio di carburante. La sostituzione dell'argilla con le scorie d'altoforno consente di ridurre del 20% il contenuto della componente calcarea, di ridurre del 10...15% il consumo specifico di materie prime e combustibile durante la produzione di clinker secco e di aumentare anche la produttività dei forni 15%.

Utilizzando scorie a basso contenuto di ferro - altoforno e ferrocromo - e creando condizioni di fusione riducenti, i cementi bianchi vengono prodotti nei forni elettrici. A partire dalle scorie ferrocrome, ossidando il cromo metallico nella massa fusa, si possono ottenere clinker, che possono essere utilizzati per produrre cementi dal colore uniforme e durevole.

Cementi a scorie solfatiche – Si tratta di leganti idraulici ottenuti mediante macinazione fine congiunta di scoria d'altoforno granulata e un agente indurente solfato - gesso o anidride con una piccola aggiunta di un attivatore alcalino: calce, cemento Portland o dolomite bruciata. Il più utilizzato del gruppo delle scorie solfato è il cemento delle scorie di gesso, contenente il 75...85% di scorie, il 10...15% di gesso diidrato o anidride, fino al 2% di ossido di calcio o il 5% di clinker di cemento Portland. L'elevata attivazione è assicurata dall'utilizzo di anidrite, calcinata ad una temperatura di circa 700º C, e scorie basiche ad alto contenuto di allumina. L'attività del cemento a scorie solfatiche dipende in modo significativo dalla finezza della macinazione. Mediante macinazione ad umido si ottiene un'elevata superficie specifica (4000...5000 cm²/g) del legante. Con una finezza di macinazione sufficientemente elevata in una composizione razionale, la resistenza del cemento a scorie solfate non è inferiore alla resistenza del cemento Portland. Come altri leganti di scorie, il cemento di scorie solfate ha un basso calore di idratazione - fino a 7 giorni, il che rende possibile utilizzarlo nella costruzione di massicce strutture idrauliche. Ciò è facilitato anche dalla sua elevata resistenza alle acque dolci e solfate. La resistenza chimica del cemento alle scorie solfatiche è superiore a quella del cemento alle scorie Portland, il che rende il suo utilizzo particolarmente appropriato in varie condizioni aggressive.

Cementi a base di scorie di calce e ceneri di calce – Sono leganti idraulici ottenuti dalla macinazione congiunta di scorie granulari d'altoforno o ceneri volanti di centrali termoelettriche e calce. Sono utilizzati per la preparazione di malte di qualità non superiore a M 200. Per regolare il tempo di presa e migliorare altre proprietà di questi leganti, durante la loro fabbricazione viene aggiunto fino al 5% di pietra di gesso. Il contenuto di calce è del 10%...30%.

I cementi a base di scorie di calce e di cenere hanno una resistenza inferiore ai cementi a scorie di solfato. I loro marchi sono: 50, 100, 150 e 200. L'inizio della presa dovrebbe avvenire non prima di 25 minuti e la fine dovrebbe avvenire entro e non oltre 24 ore dall'inizio della miscelazione. Quando la temperatura diminuisce, soprattutto dopo i 10º C, l'aumento della resistenza rallenta bruscamente e, al contrario, un aumento della temperatura con sufficiente umidità ambientale favorisce un indurimento intensivo. L'indurimento all'aria è possibile solo dopo un indurimento sufficientemente lungo (15...30 giorni) in condizioni umide. Questi cementi sono caratterizzati da bassa resistenza al gelo, elevata resistenza alle acque aggressive e bassa esotermia.

Leganti scorie-alcali sono costituiti da scorie granulari finemente macinate (superficie specifica ≥ 3000 cm²/g) e da una componente alcalina - composti di metalli alcalini sodio o potassio.

Per ottenere legante scoria-alcalino sono accettabili scorie granulari con composizioni mineralogiche diverse. La condizione decisiva per la loro attività è il contenuto di una fase vetrosa capace di interagire con gli alcali.

Le proprietà del legante scoria-alcalino dipendono dal tipo, dalla composizione mineralogica delle scorie, dalla finezza della sua macinazione, dal tipo e dalla concentrazione della sua soluzione del componente alcalino. Con una superficie specifica delle scorie di 3000...3500 cm²/g, la quantità di acqua per formare un impasto di densità normale è pari al 20...30% della massa del legante. La forza del legante scoria-alcalino durante il test di campioni di impasto di densità normale è di 30...150 MPa. Sono caratterizzati da un intenso aumento di resistenza sia durante il primo mese che durante i successivi periodi di indurimento. Quindi, se la forza del cemento Portland dopo 3 mesi. l'indurimento in condizioni ottimali supera il marchio di circa 1,2 volte, quindi il legante scorie-alcalino di 1,5 volte. Durante il trattamento termico e umido il processo di indurimento viene accelerato anche più intensamente rispetto all'indurimento del cemento Portland. Nelle normali condizioni di vaporizzazione adottate nella tecnologia del calcestruzzo prefabbricato, per 28 giorni. Si ottiene il 90...120% della forza del marchio.

I componenti alcalini che compongono il legante agiscono come additivo antigelo, quindi i leganti scorie-alcaline si induriscono piuttosto intensamente a temperature inferiori allo zero.

b) Riempitivi da rifiuti di ceneri di scorie

Le scorie e gli scarti di cenere rappresentano una ricca base di materia prima per la produzione di aggregati di calcestruzzo sia pesanti che leggeri porosi. I principali tipi di aggregati a base di scorie metallurgiche sono le scorie di pietrisco e le scorie di pomice.

Gli aggregati porosi sono costituiti da scorie e ceneri di combustibile, tra cui agloporite, ghiaia di cenere e argilla espansa con sol di allumina.

Tipi efficaci di aggregati di calcestruzzo pesante, che non sono inferiori nelle proprietà fisiche e meccaniche al prodotto della frantumazione di materiali lapidei naturali densi, includono la pietra frantumata di scorie colate. Nella produzione di questo materiale, le scorie liquide a fuoco colato dalle siviere vengono versate in strati di 200...500 mm di spessore su speciali piattaforme di colata o in fosse tarpezoidali. Se mantenuto all'aria aperta per 2...3 ore, la temperatura del fuso nello strato scende fino a 800° C e la scoria cristallizza. Viene poi raffreddato con acqua, il che porta allo sviluppo di numerose fessurazioni nello strato di scorie. Le masse di scorie nei siti di fonderia o nelle trincee vengono estratte dagli escavatori e poi frantumate.

La pietra frantumata di scorie colate è caratterizzata da elevata resistenza al gelo e al calore, nonché resistenza all'abrasione. Il suo costo è 3...4 volte inferiore rispetto al pietrisco di pietra naturale.

Pomice di scorie (rallenta)– uno dei tipi più efficaci di aggregati porosi artificiali. Si ottiene dalle scorie porose fuse a seguito del loro rapido raffreddamento con acqua, aria o vapore, nonché dell'esposizione ad agenti minerali che formano gas. Tra i metodi tecnologici per la produzione della pomice di scorie, i più comunemente utilizzati sono i metodi pool, jet e idroscreen.

Le scorie e le ceneri di combustibile sono le migliori materie prime per la produzione di aggregati porosi artificiali - agloporite. Ciò è dovuto, in primo luogo, alla capacità delle ceneri e delle scorie, nonché delle rocce argillose e di altri materiali alluminosilicati, di sinterizzare sulle griglie delle macchine di sinterizzazione e, in secondo luogo, al contenuto di combustibile residuo in esse contenuto, sufficiente per la sinterizzazione processi. Utilizzando la tecnologia convenzionale, l'agloporite si ottiene sotto forma di sabbia frantumata. Dalle ceneri delle centrali termoelettriche è possibile ottenere ghiaia di agloporite, avere elevati indicatori tecnici ed economici.

La caratteristica principale della tecnologia della ghiaia agloporitica è che, a seguito dell'agglomerazione delle materie prime, non si forma una torta sinterizzata, ma granuli bruciati. L'essenza della tecnologia per la produzione della ghiaia di agloporite è quella di ottenere granuli di cenere grezza con una granulometria di 10...20 mm, disponendoli sulle griglie di una macchina di sinterizzazione a nastro in uno strato di 200...300 mm di spessore e trattamento termico.

La produzione di agloprite rispetto alla produzione convenzionale di agloporite è caratterizzata da una riduzione del 20...30% del consumo di combustibile di processo, una minore rarefazione dell'aria nelle camere a vuoto e un aumento della produttività specifica di 1,5...3 volte. La ghiaia di agloporite ha un guscio superficiale denso e quindi, con una massa volumetrica quasi uguale alla pietrisco, differisce da essa per maggiore resistenza e minore assorbimento d'acqua. Si stima che la sostituzione di 1 milione di m³ di pietrisco naturale importato con ghiaia Agdoport proveniente dalle ceneri delle centrali termoelettriche, solo riducendo i costi di trasporto durante il trasporto su una distanza di 500...1.000 km, fa risparmiare 2 milioni di rubli. L'utilizzo di agloporite a base di ceneri e scorie di centrali termoelettriche consente di ottenere calcestruzzi leggeri di qualità 50...4000 con peso apparente da 900 a 1800 kg/m³ con un consumo di cemento da 200 a 400 kg/m³.

Ghiaia di cenere si ottiene granulando una miscela preparata di ceneri e scorie o ceneri volanti provenienti da centrali termoelettriche, seguita da sinterizzazione e rigonfiamento in un forno rotante ad una temperatura di 1150...1250 ° C. Calcestruzzo leggero con approssimativamente le stesse caratteristiche dell'aggloporite la ghiaia si ottiene utilizzando ghiaia di cenere. Nella produzione di ghiaia di cenere sono efficaci solo le ceneri in espansione provenienti da centrali termoelettriche con un contenuto di residui di combustibile non superiore al 10%.

Argilla espansa – prodotto del rigonfiamento e sinterizzazione in forno rotante di granuli formati da una miscela di argille e ceneri e scorie di scarto provenienti da centrali termoelettriche. Le ceneri possono costituire dal 30 all'80% della massa totale delle materie prime. L'introduzione di un componente argilloso migliora le proprietà modellanti della carica e favorisce la combustione dei residui di carbone nelle ceneri, il che rende possibile l'utilizzo di ceneri con un alto contenuto di combustibile incombusto.

La massa volumetrica dell'argilla espansa allumina-sol è 400...6000 kg/m³ e la resistenza alla compressione in un cilindro di acciaio è 3,4...5 MPa. I principali vantaggi della produzione di argilla espansa con cenere di allumina rispetto all'agloporite e alla ghiaia di cenere sono la possibilità di utilizzare le ceneri delle centrali termoelettriche provenienti da discariche allo stato umido senza l'uso di unità di essiccazione e macinazione e un metodo più semplice di formazione dei granuli.

c) Materiali lapidei fusi e artificiali a base di scorie e ceneri

Le principali aree di lavorazione delle scorie metallurgiche e combustibili, nonché delle ceneri, insieme alla produzione di leganti, riempitivi e calcestruzzo a base di essi, comprendono la produzione di lana di scorie, materiali fusi e pietre di scorie, ceramica di cenere e mattoni in arenaria calcarea.

Lana di scorie- un tipo di lana minerale che occupa un posto di primo piano tra i materiali per l'isolamento termico, sia in termini di volume di produzione che in termini di proprietà costruttive e tecniche. Le scorie d'altoforno hanno trovato il maggiore utilizzo nella produzione di lana minerale. L'utilizzo delle scorie al posto delle materie prime naturali consente di risparmiare fino a 150 UAH. per 1 tonnellata Per produrre lana minerale, vengono utilizzati anche altoforno, cubilotto, scorie a focolare aperto e scorie metallurgiche non ferrose.

Il rapporto richiesto tra ossidi acidi e basici nella carica è assicurato dall'uso di scorie acide. Inoltre, le scorie acide sono più resistenti alla decomposizione, il che è inaccettabile nella lana minerale. Un aumento del contenuto di silice espande l'intervallo di temperatura della viscosità, vale a dire differenza di temperatura entro la quale è possibile la formazione delle fibre. Il modulo di acidità delle scorie viene regolato introducendo nella miscela additivi acidi o basici.

Dalla fusione delle scorie metallurgiche e combustibili vengono fusi diversi prodotti: pietre per pavimentazioni stradali e pavimenti di edifici industriali, tubazioni, cordoli, piastrelle anticorrosione, tubi. La produzione della fusione delle scorie è iniziata contemporaneamente all'introduzione del processo dell'altoforno nella metallurgia. I prodotti fusi da scorie fuse sono economicamente più vantaggiosi rispetto alla fusione in pietra, avvicinandosi ad essa in termini di proprietà meccaniche. La massa volumetrica dei prodotti di scoria densa di colata raggiunge i 3000 kg/m³, la resistenza alla compressione è di 500 MPa.

Cristalli di scorie– un tipo di materiali vetro-cristallini ottenuti per cristallizzazione direzionale di vetri. A differenza di altre vetroceramiche, le materie prime per esse sono le scorie della metallurgia ferrosa e non ferrosa, nonché le ceneri di combustione del carbone. La ceramica di scoria fu sviluppata per la prima volta nell'URSS. Sono ampiamente utilizzati nella costruzione come materiali strutturali e di finitura ad alta resistenza. La produzione di scorie di vetro consiste nella fusione di scorie di vetro, nella formazione di prodotti da esse e nella loro successiva cristallizzazione. L'addebito per la produzione del vetro è costituito da scorie, sabbia, additivi contenenti alcali e altri. L'uso più efficiente delle scorie metallurgiche liquide infuocate, che consente di risparmiare fino al 30...40% di tutto il calore speso per la cottura.

Le ceramiche di scorie sono sempre più utilizzate nelle costruzioni. Le lastre scoria in lamiera vengono utilizzate per rivestire plinti e facciate di edifici, per rifinire muri e tramezzi interni e per realizzare recinzioni di balconi e tetti. Il legno di scorie è un materiale efficace per gradini, davanzali e altri elementi strutturali degli edifici. L'elevata resistenza all'usura e la resistenza chimica consentono di utilizzare con successo la ceramica delle scorie per proteggere le strutture e le attrezzature degli edifici nell'industria chimica, mineraria e di altro tipo.

I rifiuti di ceneri e scorie provenienti da centrali termoelettriche possono fungere da additivi contenenti combustibile in esaurimento nella produzione di prodotti ceramici a base di rocce argillose, nonché la principale materia prima per la produzione di ceramica di cenere. Le ceneri e le scorie di combustibile sono ampiamente utilizzate come additivi nella produzione di prodotti ceramici per pareti. Per la produzione di mattoni pieni e forati e pietre ceramiche, si consiglia principalmente di utilizzare ceneri a basso punto di fusione con un punto di rammollimento fino a 1200 ° C. Come rifiuti vengono utilizzate ceneri e scorie contenenti fino al 10% di combustibile e 10 % o più vengono utilizzati come additivi contenenti carburante. In quest'ultimo caso è possibile ridurre o eliminare significativamente l'immissione di combustibile di processo nella carica.

Sono stati sviluppati numerosi metodi tecnologici per la produzione di ceramiche di cenere, dove le ceneri e le scorie provenienti dalle centrali termoelettriche non sono più un materiale aggiuntivo, ma il principale componente della materia prima. Pertanto, con le apparecchiature convenzionali nelle fabbriche di mattoni, i mattoni di cenere possono essere realizzati da una massa comprendente cenere, scorie e vetro liquido sodico in una quantità del 3% in volume. Quest'ultimo agisce come un plastificante, garantendo la produzione di prodotti con un'umidità minima, eliminando la necessità di asciugare la materia prima.

La ceramica di cenere viene prodotta sotto forma di prodotti pressati da una massa contenente il 60...80% di ceneri volanti, il 10...20% di argilla e altri additivi. I prodotti vengono avviati all'essiccazione e alla cottura. La ceramica di frassino può servire non solo come materiale per pareti con resistenza stabile ed elevata resistenza al gelo. È caratterizzato da un'elevata resistenza agli acidi e una bassa abrasione, che consente di produrre lastre per pavimentazioni e strade e prodotti con elevata durabilità.

Nella produzione della pietra arenaria calcarea, la cenere delle centrali termoelettriche viene utilizzata come componente del legante o del riempitivo. Nel primo caso il consumo raggiunge i 500 kg, nel secondo 1,5...3,5 tonnellate per mille pezzi. mattoni Quando si introduce la cenere di carbone, il consumo di calce si riduce del 10...50% e le ceneri di scisto con un contenuto di CaO+MgO fino al 40...50% possono sostituire completamente la calce nella massa di silicato. La cenere nel legante calce-cenere non è solo un additivo siliceo attivo, ma contribuisce anche alla plastificazione della miscela e aumenta la resistenza della materia prima di 1,3...1,5 volte, il che è particolarmente importante per garantire il normale funzionamento degli impianti automatici impilatori.

d) Ceneri e scorie nelle costruzioni stradali e nei materiali isolanti

Un consumatore su larga scala di ceneri e scorie di combustibile è la costruzione di strade, dove vengono utilizzate miscele di ceneri e ceneri e scorie per la costruzione degli strati sottostanti e inferiori delle fondazioni, sostituzione parziale dei leganti durante la stabilizzazione dei terreni con cemento e calce, come polvere minerale in conglomerati bituminosi e malte, come additivi nel calcestruzzo cementizio stradale.

Le ceneri ottenute dalla combustione di carbone e scisti bituminosi vengono utilizzate come riempitivi per mastici per coperture e impermeabilizzazione. Le miscele di ceneri e scorie vengono utilizzate nella costruzione di strade non rinforzate o rinforzate. Le miscele di ceneri e scorie non rinforzate vengono utilizzate principalmente come materiale per la costruzione degli strati sottostanti e inferiori delle fondazioni di strade di importanza regionale e locale. Con un contenuto non superiore al 16% di ceneri polverizzate, vengono utilizzati per migliorare i rivestimenti dei terreni sottoposti a trattamento superficiale con emulsione di bitume o catrame. Gli strati strutturali delle strade possono essere costituiti da miscele di ceneri e scorie con un contenuto di ceneri non superiore al 25...30%. Nei basamenti in pietrisco frantumato è consigliabile utilizzare come additivo compattante una miscela di ceneri e scorie con un contenuto di ceneri polverizzate fino al 50%.Il contenuto di carbone incombusto negli scarti di combustibile delle centrali termoelettriche utilizzate per la costruzione di strade non deve essere superare il 10%.

Proprio come i materiali lapidei naturali di resistenza relativamente elevata, le ceneri e le scorie delle centrali termoelettriche vengono utilizzate per la produzione di miscele bitume-minerali utilizzate per creare strati strutturali di strade delle categorie 3-5. La pietrisco nera è ottenuta da scorie di combustibile trattate con bitume o catrame (fino al 2% in peso). Miscelando ceneri riscaldate a 170...200°C con una soluzione di bitume allo 0,3...2% in olio verde, si ottiene una polvere idrofoba con massa volumetrica di 450...6000 kg/m³. La polvere idrofobica può svolgere contemporaneamente le funzioni di un materiale idro e termoisolante. Molto diffuso è l'uso delle ceneri come riempitivo nei mastici.

e) Materiali a base di fanghi metallurgici

I fanghi di nefelina, bauxite, solfato, bianchi e multicalcici sono di importanza industriale per la produzione di materiali da costruzione. Il volume dei soli fanghi di nefelina, idonei all'uso, supera ogni anno i 7 milioni di tonnellate.

L'applicazione principale dei fanghi di scarto dell'industria metallurgica è la produzione di leganti privi di clinker e materiali a base di essi, la produzione di cemento Portland e cementi misti. I fanghi di nefelina (belite), ottenuti estraendo l'allumina dalle rocce di nefelina, sono particolarmente utilizzati nell'industria.

Sotto la guida di P.I. Bazhenov ha sviluppato una tecnologia per la produzione di cemento nefelinico e materiali basati su di esso. Il cemento alla nefelina è un prodotto di co-macinazione o miscelazione accurata di fanghi di nefelina prefrantumati (80...85%), calce o altri attivanti, come cemento Portland (15...20%) e gesso (4.. 0,7%). L'inizio della presa del cemento alla nefelina dovrebbe avvenire non prima di 45 minuti, la fine - non oltre dopo 6 ore. dopo la sua reclusione, i suoi voti sono 100, 150, 200 e 250.

Il cemento nefelinico è efficace per malte da muratura e da intonaco, nonché per calcestruzzo normale e soprattutto autoclavato. In termini di plasticità e tempo di presa, le soluzioni a base di cemento nefelinico sono vicine alle soluzioni di calce-gesso. Nel calcestruzzo a indurimento normale il cemento nefelinico fornisce le qualità 100...200, nel calcestruzzo autoclavato le qualità 300...500 con un consumo di 250...300 kg/m³. Le peculiarità del calcestruzzo a base di cemento nefelinico sono la bassa esometria, di cui è importante tenere conto quando si costruiscono massicce strutture idrauliche, l'elevata adesione alle armature in acciaio dopo il trattamento in autoclave e una maggiore durabilità nelle acque mineralizzate.

Vicino nella composizione al cemento nefelinico ci sono leganti a base di bauxite, solfato e altri fanghi metallurgici. Se una parte significativa di questi minerali è idratata, affinché si manifestino le proprietà astringenti dei fanghi, è necessario essiccarli nell'intervallo 300...700° C. Per attivare questi leganti è consigliabile introdurre additivi di calce e gesso.

I leganti per liquami appartengono alla categoria dei materiali locali. È più razionale utilizzarli per la produzione di prodotti per l'indurimento in autoclave. Tuttavia, possono e saranno utilizzati nelle malte, nei lavori di finitura e nella produzione di materiali con riempitivi organici, come il cartone di fibra. La composizione chimica di numerosi fanghi metallurgici consente loro di essere utilizzati come principale componente della materia prima del clinker di cemento Portland, nonché come additivo attivo nella produzione di cemento Portland e cementi misti.

f) Utilizzo di rocce bruciate, scarti della preparazione del carbone, estrazione e arricchimento di minerali

La maggior parte delle rocce bruciate sono il prodotto della combustione delle rocce di scarto che accompagnano i depositi di carbone. Le varietà di rocce bruciate sono gliezh - gilin e rocce di sabbia argillosa, bruciate nelle viscere della terra durante gli incendi sotterranei nei giacimenti di carbone e rocce di miniera bruciate.

Le possibilità di utilizzo delle rocce bruciate e degli scarti della lavorazione del carbone nella produzione di materiali da costruzione sono molto diverse. Le rocce bruciate, come altri materiali argillosi calcinati, sono attive in relazione alla calce e vengono utilizzate come additivi idraulici nei leganti di tipo calce-pozzolanica, cemento Portland, cemento Portland pozzolanico e materiali autoclavi.L'elevata attività di adsorbimento e l'adesione ai leganti organici ne consentono l'uso in composizioni di asfalto e polimeri. Naturalmente le rocce bruciate nelle viscere della terra o nei cumuli di rifiuti delle miniere di carbone - fanghi, siltiti e arenarie - sono di natura ceramica e possono essere utilizzate nella produzione di calcestruzzo resistente al calore e aggregati porosi. Alcune rocce bruciate sono materiali leggeri non metallici, il che porta al loro utilizzo come riempitivi per malte e calcestruzzi leggeri.

Gli scarti della preparazione del carbone sono un tipo prezioso di materia prima mineralogica, utilizzata principalmente nella produzione di materiali per pareti ceramiche e aggregati porosi. La composizione chimica dei rifiuti di arricchimento del carbone è vicina alle tradizionali materie prime argillose. Il ruolo di un'impurità dannosa in essi è lo zolfo contenuto nei composti solfati e solforati. Il loro potere calorifico varia ampiamente: da 3360 a 12600 kJ/kg e oltre.

Nella produzione di prodotti ceramici per pareti, gli scarti dell'arricchimento del carbone vengono utilizzati come additivo per combustibili magri o bruciabili. Prima di essere introdotti nella carica ceramica, gli scarti in grumi vengono frantumati. Per i fanghi con granulometria inferiore a 1 mm non è necessaria la prefrantumazione. Il fango viene pre-essiccato ad un contenuto di umidità del 5...6%. L'aggiunta di scarti nella produzione di mattoni con il metodo della plastica dovrebbe essere del 10...30%. L'introduzione della quantità ottimale di additivo contenente carburante come risultato di una cottura più uniforme migliora significativamente le caratteristiche di resistenza dei prodotti (fino al 30...40%), fa risparmiare carburante (fino al 30%), elimina la necessità di introdurre carbone nella carica e aumenta la produttività dei forni.

È possibile utilizzare fanghi di arricchimento del carbone con un potere calorifico relativamente elevato (18900...21000 kJ/kg) come combustibile di processo. Non richiede un'ulteriore frantumazione, è ben distribuito su tutta la carica quando viene versato attraverso i fori del carburante, il che favorisce una cottura uniforme dei prodotti e, soprattutto, è molto più economico del carbone.

Da alcune tipologie di scarti di arricchimento del carbone è possibile produrre non solo agloporite, ma anche argilla espansa. Una preziosa fonte di materiali non metallici sono le rocce associate alle industrie minerarie. La direzione principale del riciclaggio di questo gruppo di rifiuti è la produzione, innanzitutto, di aggregati di calcestruzzo e malta, materiali per la costruzione di strade e pietrisco.

La pietra frantumata da costruzione viene ottenuta dalle rocce associate durante l'estrazione del ferro e di altri minerali. Le materie prime di alta qualità per la produzione di pietrisco sono le quarziti ferruginose sterili: corni, quarzite e scisti cristallini. La pietra frantumata dalle rocce associate durante l'estrazione del minerale di ferro viene ottenuta negli impianti di frantumazione e vagliatura, nonché mediante separazione magnetica a secco.

3. Esperienza nell'utilizzo degli scarti della produzione chimico-tecnologica e della lavorazione del legno

a) Applicazione di scorie dalla produzione elettrotermica di fosforo

Anche i rifiuti agricoli di origine vegetale rappresentano un’importante fonte di materie prime per l’edilizia. La produzione annua, ad esempio, di scarti di stelo di cotone è di circa 5 milioni di tonnellate all'anno e di semi di lino supera 1 milione di tonnellate.

I rifiuti di legno vengono generati in tutte le fasi della raccolta e della lavorazione. Questi includono rami, rametti, cime, rami, tettoie, segatura, ceppi, radici, corteccia e sottobosco, che insieme costituiscono circa il 21% della massa totale del legno. Quando si trasforma il legno in legname, la resa del prodotto raggiunge il 65%, il resto forma rifiuti sotto forma di lastre (14%), segatura (12%), ritagli e piccoli oggetti (9%). Quando si producono parti da costruzione, mobili e altri prodotti in legno, i rifiuti si presentano sotto forma di trucioli, segatura e singoli pezzi di legno - ritagli, che costituiscono fino al 40% della massa del legname lavorato.

Segatura, trucioli e scarti sono della massima importanza per la produzione di materiali e prodotti da costruzione. Questi ultimi vengono utilizzati sia direttamente per la produzione di manufatti edili incollati, sia per la trasformazione in trucioli industriali, e quindi trucioli, legno frantumato e massa fibrosa. È stata sviluppata una tecnologia per ottenere materiali da costruzione dalla corteccia e dal dun, un prodotto di scarto della produzione di estratti concianti.

Scorie di fosforo -È un sottoprodotto del fosforo prodotto termicamente nei forni elettrici. Ad una temperatura di 1300...1500°C, il fosfato di calcio interagisce con il carbone di coke e la silice, dando luogo alla formazione di fosforo e scorie fuse. Le scorie vengono scaricate dai forni allo stato liquido infuocato e granulate con il metodo ad umido. Per 1 tonnellata di fosforo ci sono 10...12 tonnellate di scorie. Le grandi imprese chimiche producono fino a due milioni di tonnellate di scorie all'anno. La composizione chimica delle scorie di fosforo è vicina alla composizione delle scorie di altoforno.

Dalle fusioni di scorie di fosforo è possibile ottenere pomice di scorie, ovatta e prodotti fusi. La pomice di scorie viene prodotta utilizzando la tecnologia convenzionale senza modificare la composizione delle scorie di fosforo. Ha una massa apparente di 600...800 kg/m³ e una struttura vetrosa e finemente porosa. La lana di scorie fosforose è caratterizzata da fibre lunghe e sottili e una densità apparente di 80...200 kg/m³. Le scorie di fosforo possono essere trasformate in pietrisco colato utilizzando la tecnologia di trincea utilizzata nelle imprese metallurgiche.

b) Materiali a base di rifiuti contenenti gesso e ferrosi

La domanda di pietra di gesso da parte dell'industria dei materiali da costruzione supera attualmente i 40 milioni di tonnellate. Allo stesso tempo, il fabbisogno di materie prime di gesso può essere soddisfatto principalmente dai rifiuti contenenti gesso provenienti dalle industrie chimiche, alimentari e chimiche forestali. Nel 1980, nel nostro paese, la produzione di rifiuti e sottoprodotti contenenti solfati di calcio ha raggiunto circa 20 milioni di tonnellate all'anno, compreso il fosfogesso - 15,6 milioni di tonnellate.

Fosfogesso - trattamento con acido solforico dei rifiuti di apatiti o fosforiti in acido fosforico o fertilizzanti a base di fosforo concentrato. Contiene il 92...95% di gesso biidrato con una miscela meccanica di 1...1,5% di anidride fosforica e una certa quantità di altre impurità. Il fosfogesso si presenta sotto forma di fango con un contenuto di umidità del 20...30% con un alto contenuto di impurità solubili. La fase solida dei fanghi è finemente dispersa e per oltre il 50% è costituita da particelle di dimensioni inferiori a 10 micron. Il costo del trasporto e dello stoccaggio del fosfogesso nelle discariche rappresenta fino al 30% del costo totale delle strutture e del funzionamento della produzione principale.

Nella produzione di acido fosforico utilizzando il metodo di estrazione dell'emiidrato, il prodotto di scarto è il solfato di calcio fosfoemiidrato, contenente il 92...95% - il componente principale del gesso ad alta resistenza. Tuttavia, la presenza di film passivanti sulla superficie dei cristalli emiidrato inibisce significativamente la manifestazione delle proprietà astringenti di questo prodotto senza uno speciale trattamento tecnologico.

Con la tecnologia convenzionale, i leganti di gesso a base di fosfogesso sono di bassa qualità, il che si spiega con l'elevato fabbisogno di acqua del fosfogesso a causa dell'elevata porosità dell'emiidrato a causa della presenza di grandi cristalli nella materia prima. Se il fabbisogno idrico del normale gesso da costruzione è del 50...70%, per ottenere un test di densità normale dal legante di fosfogesso senza ulteriore lavorazione è necessario il 120...130% di acqua. Le proprietà costruttive del fosfogesso e le impurità in esso contenute hanno un effetto negativo. Questa influenza viene leggermente ridotta macinando il fosfogesso e formando prodotti utilizzando il metodo di posa a vibrazione. In questo caso, la qualità del legante del fosfogesso aumenta, sebbene rimanga inferiore a quella del gesso da costruzione ottenuto da materie prime naturali.

Presso MISS, a base di fosfogesso, è stato ottenuto un legante composito con aumentata resistenza all'acqua, contenente 70...90% α-emiidrato, 5...20% cemento Portland e 3...10% additivi pozzolanici. Con una superficie specifica di 3000...4500 cm²/g, il fabbisogno idrico del legante è del 35...45%, la presa inizia in 20...30 minuti, termina in 30...60 minuti, la resistenza a compressione è 30...35 MPa, il coefficiente di rammollimento è 0,6...0 ,7. il legante impermeabile è ottenuto mediante trattamento idrotermale in autoclave di una miscela di fosfogesso, cemento Portland ed additivi contenenti silice attiva.

Nell'industria del cemento il Fosfogesso viene utilizzato come mineralizzante durante la cottura del clinker e al posto del gesso naturale come additivo per regolare la presa del cemento. L'aggiunta del 3...4% ai fanghi permette di aumentare il coefficiente di saturazione del clinker da 0,89...0,9 a 0,94...0,96 senza ridurre la produttività dei forni, aumentare la durabilità del rivestimento nella zona di sinterizzazione grazie alla formazione uniforme di un rivestimento stabile e ottenere clinker facilmente macinabile. È stata stabilita l'idoneità del fosfogesso a sostituire il gesso durante la macinazione del clinker di cemento.

L'uso diffuso del fosfogesso come additivo nella produzione del cemento è possibile solo quando è essiccato e granulato. Il contenuto di umidità del fosfogesso granulato non deve superare il 10...12%. L'essenza dello schema di granulazione di base del fosfogesso è quella di disidratare parte del fango di fosfogesso originale ad una temperatura di 220...250 ° C fino allo stato di anidride solubile, quindi miscelarlo con il resto del fosfogesso. Quando la fosfoanidride viene miscelata con fosfogesso in un tamburo rotante, il prodotto disidratato viene idratato dall'umidità libera del materiale di partenza, risultando in granuli solidi di fosfogesso diidrato. È anche possibile un altro metodo per granulare il fosfogesso: con l'additivo rinforzante delle ceneri di pirite.

Oltre alla produzione di leganti e prodotti a base di essi, sono noti altri modi per riciclare i rifiuti contenenti gesso. Gli esperimenti hanno dimostrato che l'aggiunta fino al 5% di fosfogesso alla carica durante la produzione di mattoni intensifica il processo di essiccazione e aiuta a migliorare la qualità dei prodotti. Ciò è spiegato dal miglioramento delle proprietà ceramiche-tecnologiche delle materie prime argillose dovuto alla presenza del componente principale del fosfogesso: solfato di calcio diidrato.

Il più utilizzato tra i rifiuti ferrosi è ceneri di pirite. In particolare nella produzione del clinker di cemento Portland vengono utilizzati come additivo correttivo. Tuttavia, le ceneri consumate nell’industria del cemento costituiscono solo una piccola parte della produzione totale negli impianti di acido solforico che utilizzano piriti di zolfo come materia prima principale.

È stata sviluppata una tecnologia per la produzione di cementi ad alto contenuto di ferro. I componenti di partenza per la produzione di tali cementi sono il gesso (60%) e le ceneri di pirite (40%). La miscela di materie prime viene cotta ad una temperatura di 1220…1250º C. I cementi ad alto contenuto di ferro sono caratterizzati da tempi di presa normali quando alla miscela di materie prime viene aggiunto fino al 3% di gesso. La loro resistenza alla compressione in condizioni di acqua e aria umida indurisce per 28 giorni. corrisponde ai gradi 150 e 200 e cotto a vapore in autoclave aumenta di 2...2,5 volte. I cementi ad alto contenuto di ferro non si ritirano.

Le ceneri di pirite nella produzione di aggregati di calcestruzzo artificiale possono servire sia come additivo che come materia prima principale. L'aggiunta di ceneri di pirite in una quantità pari al 2...4% della massa totale viene introdotta per aumentare la capacità di formazione di gas delle argille durante la produzione di argilla espansa. Ciò è facilitato dalla decomposizione dei residui di pirite in ceneri a 700...800º C con formazione di anidride solforosa e riduzione degli ossidi di ferro sotto l'influenza delle impurità organiche presenti nelle materie prime argillose, con rilascio di gas. I composti ferrosi, soprattutto in forma ferrosa, agiscono come flussi, provocando la liquefazione della massa fusa e una diminuzione dell'intervallo di temperature delle variazioni della sua viscosità.

Gli additivi contenenti ferro vengono utilizzati nella produzione di materiali per pareti ceramiche per ridurre la temperatura di cottura, migliorare la qualità e migliorare le caratteristiche del colore. Risultati positivi si ottengono mediante calcinazione preliminare delle ceneri per decomporre le impurità di solfuri e solfati, che formano prodotti gassosi durante la cottura, la cui presenza riduce la resistenza meccanica dei prodotti. È efficace introdurre nella carica il 5...10% di ceneri, soprattutto nelle materie prime con una bassa quantità di fondente e una sinterizzazione insufficiente.

Nella produzione di piastrelle per facciate con metodi semisecco e retrattile è possibile aggiungere all'impasto ceneri calcinate in quantità dal 5 al 50% in peso. L'uso delle ceneri consente di produrre piastrelle per facciate in ceramica colorata senza introdurre ulteriormente chamotte nell'argilla. Allo stesso tempo, la temperatura di cottura delle piastrelle in refrattario e in argille refrattarie viene ridotta di 50...100° C.

c) Materiali provenienti da rifiuti chimici forestali e dalla lavorazione del legno

Per la produzione di materiali da costruzione, le materie prime più preziose provenienti dai rifiuti dell'industria chimica sono le scorie della produzione elettrotermica di fosforo, rifiuti contenenti gesso e calce.

I rifiuti della produzione tecnologica invernale comprendono gomma usurata e materie prime polimeriche secondarie, nonché una serie di sottoprodotti delle imprese di materiali da costruzione: polvere di cemento, sedimenti nei dispositivi di trattamento dell'acqua delle imprese di cemento-amianto, vetri rotti e ceramica. I rifiuti rappresentano fino al 50% della massa totale del legno lavorato, la maggior parte viene attualmente bruciata o smaltita.

Le imprese di materiali da costruzione situate vicino agli impianti di idrolisi possono utilizzare con successo la lignina, uno dei rifiuti chimici del legno più capienti. L'esperienza di numerose fabbriche di mattoni ci consente di considerare la lignina un efficace additivo per la combustione. Si mescola bene con gli altri componenti della carica, non ne altera le proprietà di formatura e non complica il taglio del legno. L'effetto maggiore del suo utilizzo si verifica quando il contenuto di umidità dell'argilla nella cava è relativamente basso. La lignina pressata nelle materie prime non brucia una volta essiccata. La parte combustibile della lignina evapora completamente ad una temperatura di 350...400º C, il suo contenuto di ceneri è del 4...7%. Per garantire la resistenza meccanica standard dei normali mattoni di argilla, la lignina dovrebbe essere introdotta nella carica di formazione in una quantità fino al 20...25% del suo volume.

Nella produzione del cemento, la lignina può essere utilizzata come plastificante dei fanghi crudi e intensificatore per la macinazione della miscela grezza e del cemento. Il dosaggio della lignina in questo caso è dello 0,2…0,3%. L'effetto liquefante della lignina idrolitica è spiegato dalla presenza in essa di sostanze fenoliche, che riducono efficacemente la viscosità delle sospensioni calcareo-argillose. L'effetto della lignina durante la macinazione è principalmente quello di ridurre l'adesione di piccole frazioni del materiale e la loro adesione ai mezzi di macinazione.

I rifiuti di legno senza lavorazione preliminare (segatura, trucioli) o dopo la macinazione (trucioli, legno frantumato, lana di legno) possono fungere da riempitivi in ​​materiali da costruzione a base di leganti minerali e organici; questi materiali sono caratterizzati da bassa densità apparente e conduttività termica, nonché come buona lavorabilità. L'impregnazione dei riempitivi del legno con mineralizzanti e la successiva miscelazione con leganti minerali garantisce la biostabilità e la resistenza al fuoco dei materiali a base di essi. Gli svantaggi generali dei materiali riempiti di legno sono l’elevato assorbimento d’acqua e la resistenza all’acqua relativamente bassa. In base al loro scopo, questi materiali sono suddivisi in isolamento termico e isolamento strutturale e termico.

I principali rappresentanti del gruppo di materiali a base di riempitivi per legno e leganti minerali sono cemento di legno, pannelli di fibra e cemento di segatura.

Arbolit- calcestruzzo alleggerito su inerti di origine vegetale, pretrattato con soluzione mineralizzante. Trova impiego nell'edilizia industriale, civile ed agricola sotto forma di pannelli e blocchi per la realizzazione di pareti e tramezzi, solai e coperture edili, solai termoisolanti ed fonoassorbenti. Il costo degli edifici in legno-cemento è inferiore del 20...30% rispetto a quelli in mattoni. Le strutture in Arbolite possono essere utilizzate con un'umidità relativa dell'aria interna non superiore al 75%. In caso di elevata umidità è necessario uno strato di barriera al vapore.

Fibrolite a differenza del cemento di legno, contiene lana di legno come riempitivo e allo stesso tempo come componente di rinforzo: trucioli da 200 a 500 mm di lunghezza, 4...7 mm di larghezza. e spessore 0,25...0,5 mm. La lana di legno è ottenuta da legno non commerciale di conifere, meno comunemente di latifoglie. Il pannello in fibra è caratterizzato da elevato assorbimento acustico, facile lavorabilità, chiodabilità e buona adesione allo strato di intonaco e calcestruzzo. La tecnologia per la produzione di pannelli di fibra comprende la preparazione della lana di legno, il suo trattamento con un mineralizzatore, la miscelazione con cemento, la pressatura delle tavole e il loro trattamento termico.

Segatura di cemento – Questo è un materiale a base di leganti minerali e segatura. Questi includono xilolite, xilocemento e alcuni altri materiali simili a loro per composizione e tecnologia.

Xiloliteè un materiale da costruzione artificiale ottenuto indurendo una miscela di legante di magnesio e segatura, mescolata con una soluzione di cloruro o solfato di magnesio. La xylolite viene utilizzata principalmente per l'installazione di rivestimenti per pavimenti monolitici o prefabbricati. I vantaggi dei pavimenti in xilolite sono un coefficiente di assorbimento del calore relativamente basso, igiene, sufficiente durezza, bassa abrasione e possibilità di una varietà di colori.

Xilocemento - un tipo di calcestruzzo leggero, il cui riempitivo è segatura e il legante è cemento o calce e gesso; viene utilizzato xilocemento con una massa volumetrica di 300...700 kg/m³ e una resistenza a compressione di 0,4...3 MPa come isolante termico e con una massa volumetrica di 700...1200 kg /m³ e resistenza alla compressione fino a 10 MPa - come materiale isolante strutturale e termico.

Il legno lamellare è uno dei materiali da costruzione più efficaci. Può essere stratificato o realizzato in impiallacciatura (compensato, laminato plastico); massiccio da scarti di segheria e lavorazione del legno (pannelli, pannelli, travi, assi) e combinato (lastre congiunte). I vantaggi del legno lamellare sono la bassa densità apparente, la resistenza all'acqua e la capacità di produrre prodotti dalla forma complessa ed elementi strutturali di grandi dimensioni da materiali di piccole dimensioni. Nelle strutture incollate, l'influenza dell'anisotropia del legno e dei suoi difetti è indebolita, sono caratterizzate da una maggiore resistenza all'argilla e bassa infiammabilità e non sono soggette a restringimento e deformazione. Le strutture in legno lamellare incollato spesso competono con successo con le strutture in acciaio e cemento armato in termini di tempo e costi di manodopera durante la costruzione di edifici e di resistenza durante la costruzione di un ambiente aereo aggressivo. Il loro utilizzo è efficace nella costruzione di imprese agricole e industriali, padiglioni espositivi e commerciali, complessi sportivi, edifici e strutture prefabbricate.

Pannelli truciolari – Questo è un materiale ottenuto mediante pressatura a caldo di legno frantumato mescolato con leganti - polimeri sintetici. I vantaggi di questo materiale sono l'uniformità delle proprietà fisiche e meccaniche in varie direzioni, cambiamenti lineari relativamente piccoli a umidità variabile e la possibilità di un'elevata meccanizzazione e automazione della produzione.

I materiali da costruzione basati su alcuni scarti di legno possono essere prodotti senza l'uso di leganti speciali. Le particelle di legno in tali materiali sono legate a seguito della convergenza e dell'intreccio delle fibre, della loro capacità coesiva e dei legami fisico-chimici che si presentano durante la lavorazione della massa della pressa ad alta pressione e temperatura.

I pannelli di fibra sono prodotti senza l'uso di leganti speciali.

Pannelli di fibra – un materiale formato da una massa fibrosa seguita da un trattamento termico. Circa il 90% di tutti i pannelli di fibra sono realizzati in legno. Le materie prime sono legno non commerciale e scarti di segherie e industrie di lavorazione del legno. I pannelli possono essere ottenuti dalle fibre delle piante liberiane e da altre materie prime fibrose che abbiano sufficiente resistenza e flessibilità.

Il gruppo delle plastiche legnose comprende: Laminati in legno– un materiale costituito da fogli di impiallacciatura impregnati con un polimero sintetico di tipo resolo e incollati insieme a seguito del trattamento a pressione termica, lignocarboidrati e piezotermoplastici prodotti dalla segatura mediante lavorazione ad alta temperatura della massa della pressa senza l'introduzione di leganti speciali. La tecnologia delle plastiche lignocarboidrate consiste nel preparare, essiccare e dosare le particelle di legno, modellare il tappeto e pressarlo a freddo , pressatura a caldo e raffreddamento senza rilascio di pressione. Il campo di applicazione delle materie plastiche lignocarboidrate è lo stesso di quello delle fibre di legno e dei pannelli truciolari.

Piezotermoplastici può essere prodotto dalla segatura in due modi: senza pretrattamento e con trattamento idrotermale delle materie prime. Secondo il secondo metodo, la segatura condizionata viene lavorata in autoclavi con vapore ad una temperatura di 170...180º C e una pressione di 0,8...1 MPa per 2 ore. La massa idrolizzata della pressa viene parzialmente essiccata e, ad una certa temperatura umidità, viene successivamente sottoposto a pressatura a freddo e a caldo.

Le piastrelle per pavimenti con uno spessore di 12 mm sono prodotte da piezotermoplastici. Le materie prime di partenza possono essere segatura o legno frantumato di conifere e latifoglie, lino o canapa, canne, lignina idrolizzata e dun.

d) Smaltimento dei rifiuti propri nella produzione di materiali da costruzione

L'esperienza delle imprese della Repubblica Autonoma di Crimea che sviluppano roccia calcarea per la produzione di pezzi di pietra per muri dimostra l'efficacia della produzione di blocchi di calcestruzzo a partire dagli scarti di segatura della pietra. I blocchi sono formati in stampi metallici orizzontali con lati incernierati. Il fondo dello stampo è ricoperto con una soluzione di shell rock di spessore 12-15 mm per creare uno strato strutturato interno. La forma è riempita con calcestruzzo a guscio a pori grossi o a grana fine. La trama della superficie esterna dei blocchi può essere creata con una soluzione speciale. I blocchi di calcestruzzo shell vengono utilizzati per la posa di fondazioni e muri nella costruzione di edifici industriali e residenziali.

Nella produzione del cemento, a seguito della lavorazione di materiali minerali fini, viene generata una quantità significativa di polveri, la cui quantità totale raccolta nei cementifici può raggiungere il 30% del volume totale dei prodotti fabbricati. Fino all'80% della quantità totale di polvere viene emessa con i gas dei forni per clinker. La polvere rimossa dai forni è una polvere polidispersa, contenente 40...70 nel metodo di produzione a umido e fino all'80% nel metodo di produzione a secco, con frazioni di dimensioni inferiori a 20 micron. Studi mineralogici hanno stabilito che la polvere contiene fino al 20% di minerali di clinker, dal 2 al 14% di ossido di calcio libero e dall'1 all'8% di alcali. La maggior parte della polvere è costituita da una miscela di argilla cotta e calcare non decomposto. La composizione delle polveri dipende in modo significativo dal tipo di forno, dal tipo e dalle proprietà delle materie prime utilizzate e dal metodo di raccolta.

La direzione principale dello smaltimento delle polveri nei cementifici è il suo utilizzo nel processo di produzione del cemento stesso. Le polveri provenienti dalle camere di decantazione vengono restituite al forno rotante insieme ai fanghi. La quantità principale di ossido di calcio libero, alcali e anidride solforica. L'aggiunta del 5...15% di tali polveri al fango grezzo ne provoca la coagulazione ed una diminuzione della fluidità. Con un aumento del contenuto di ossidi alcalini nella polvere, diminuisce anche la qualità del clinker.

I rifiuti di cemento-amianto contengono grandi quantità di minerali di cemento idrato e amianto. Quando vengono cotti, a seguito della disidratazione dei componenti idrati del cemento e dell'amianto, acquisiscono proprietà astringenti. La temperatura di cottura ottimale è compresa tra 600 e 700º C. In questo intervallo di temperature viene completata la disidratazione degli idrosilicati, l'amianto si decompone e si formano numerosi minerali capaci di indurimento idraulico. Leganti con attività pronunciata possono essere ottenuti miscelando rifiuti di cemento-amianto trattati termicamente con scorie metallurgiche e gesso. Le piastrelle di rivestimento e le piastrelle del pavimento sono realizzate con rifiuti di cemento-amianto.

Un tipo efficace di legante nelle composizioni realizzate con rifiuti di cemento-amianto è il vetro liquido. Le lastre di rivestimento da una miscela di rifiuti di cemento-amianto essiccati e in polvere e una soluzione di vetro liquido con una densità di 1,1...1,15 kg/cm³ vengono prodotte ad una pressione di pressatura specifica di 40...50 MPa. Allo stato secco, queste lastre hanno una densità apparente di 1380...1410 kg/m³, una resistenza alla flessione di 6,5...7 MPa e una resistenza alla compressione di 12...16 MPa.

I materiali isolanti termici possono essere realizzati con rifiuti di cemento-amianto. I prodotti sotto forma di lastre, segmenti e gusci sono ottenuti da rifiuti bruciati e frantumati con l'aggiunta di calce, sabbia e agenti formanti gas. Il calcestruzzo aerato a base di leganti ricavati da rifiuti di cemento-amianto ha una resistenza alla compressione di 1,9...2,4 MPa e una densità apparente di 370...420 kg/m³. I rifiuti dell'industria del cemento-amianto possono servire come riempitivi per intonaci caldi, mastici per asfalto e conglomerati bituminosi, nonché come riempitivi per calcestruzzo con elevata resistenza agli urti.

I rifiuti di vetro vengono generati sia durante la produzione del vetro sia quando i prodotti in vetro vengono utilizzati nei cantieri e nella vita di tutti i giorni. Il ritorno del rottame di vetro al principale processo tecnologico di produzione del vetro è la direzione principale del suo riciclaggio.

Uno dei materiali isolanti termici più efficaci, il vetro espanso, è ottenuto dalla polvere di rottami di vetro con generatori di gas mediante sinterizzazione a 800...900°. Le lastre e i blocchi di vetro espanso hanno una massa volumetrica di 100...300 kg/m³, una conduttività termica di 0,09...0,1 W e una resistenza alla compressione di 0,5...3 MPa.

Se mescolato con argille plastiche, il vetro rotto può fungere da componente principale delle masse ceramiche. I prodotti di tali masse sono realizzati utilizzando la tecnologia semisecca e si distinguono per l'elevata resistenza meccanica. L'introduzione di vetri rotti nella massa ceramica riduce la temperatura di cottura e aumenta la produttività dei forni. Le piastrelle in vetroceramica sono prodotte da una carica contenente dal 10 al 70% di vetro rotto, frantumato in un mulino a palle. La massa viene inumidita al 5...7%. Le piastrelle vengono pressate, essiccate e cotte a 750...1000º C. L'assorbimento d'acqua delle piastrelle non è superiore al 6%. resistenza al gelo più di 50 cicli.

Il vetro rotto viene utilizzato anche come materiale decorativo negli intonaci colorati, gli scarti di vetro smerigliato possono essere utilizzati come polvere per la pittura ad olio, come abrasivo per produrre carta vetrata e come componente dello smalto.

Nella produzione ceramica, gli scarti si formano nelle varie fasi del processo tecnologico. Gli scarti essiccati dopo la necessaria macinazione servono come additivo per ridurre il contenuto di umidità della carica iniziale. I mattoni di argilla rotti vengono utilizzati dopo la frantumazione come pietrisco nei lavori di costruzione in generale e nella produzione di calcestruzzo. Il mattone frantumato ha una massa apparente volumetrica di 800...900 kg/m³; può essere utilizzato per produrre calcestruzzo con una massa apparente di 1800...2000 kg/m³, cioè 20% più leggero degli aggregati pesanti convenzionali. L'uso del mattone frantumato è efficace per la produzione di blocchi di cemento grossolanamente porosi con una massa volumetrica fino a 1400 kg/m³. La quantità di mattoni rotti è diminuita drasticamente grazie alla containerizzazione e alla meccanizzazione completa del carico e dello scarico dei mattoni.

4. Riferimenti:

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Industria di costruzioni. Comprende 15 sottosettori (25 tipi di produzione), che uniscono circa 9,5mila imprese, di cui 2,2mila grandi e medie imprese con una forza lavoro totale di oltre 680mila persone. Nel volume totale della produzione industriale, circa il 7% della produzione del settore proviene da piccole imprese. Negli ultimi anni, la crescita annuale della produzione dei principali tipi di materiali da costruzione varia dal 7 al 30%.

I prodotti dell'industria vengono consumati principalmente nel mercato interno del paese. L'importazione di materiali per scopi generali di costruzione (cemento, materiali per pareti, vetro) è insignificante. Nel gruppo dei materiali e prodotti di finitura, articoli per la casa (linoleum, rivestimenti in pietra naturale, piastrelle in ceramica, prodotti sanitari), la quota di materiali importati raggiunge il 20-30%. Il volume delle esportazioni di materiali nazionali rappresenta solo il 4-6% della produzione nazionale totale.

L’industria dei materiali da costruzione è uno dei settori dell’economia ad alta intensità di carburante ed energia (oltre il 16% nella struttura dei costi), nonché ad alta intensità di merci: nel volume totale del trasporto di merci su rotaia, strada e acqua trasporti, il trasporto di carichi da costruzione rappresenta circa il 25%. Oltre il 60% della capacità produttiva delle imprese del settore dei materiali da costruzione e dell'edilizia è concentrata nella parte europea della Russia. L'industria consuma 20 tipi di materie prime minerali ed è una delle più grandi industrie minerarie dell'economia russa.

Principali tendenze nello sviluppo del settore delle costruzioni. Rivista della Commissione di attestazione superiore "Prospettive per lo sviluppo innovativo delle imprese nel settore delle costruzioni." Accesso elettronico: http://uecs.ru/uecs59-592013/item/2497-2013 -11-05-10-11-10.

Il settore delle costruzioni è la sfera della produzione di materiali e delle imprese coinvolte nella creazione di prodotti da costruzione.

L’industria delle costruzioni cominciò a comprendere i seguenti settori e sottosettori della produzione sociale:

• - Produzione edile (effettuata con metodi contrattuali ed economici);
• - Produzione di materiali da costruzione, strutture, parti;
• - Edilizia, ingegneria stradale, produzione di utensili, riparazione di attrezzature;
• - Trasporti al servizio dell'edilizia;
• - Supporto logistico (consegna, attrezzature).

Considerando la complessa struttura della produzione edilizia, esiste una varietà abbastanza ampia di approcci per determinarne l'essenza, uno di questi è il complesso edilizio. L'Enciclopedia russa dell'architettura e delle costruzioni fornisce la seguente interpretazione: “Il complesso edilizio è un insieme di industrie, industrie, organizzazioni, caratterizzate da connessioni economiche, organizzative, tecniche e tecnologiche strette e stabili nell'ottenimento del risultato finale - garantendo la produzione di immobilizzazioni dell’economia nazionale”.

Il sistema di gestione delle costruzioni nel nostro Paese ha subito una lunga evoluzione, che continua ancora oggi.

Mercati e prodotti promettenti dell'industria chimica

Nel periodo 2020 e fino al 2030, l’edilizia dovrà affrontare il compito di soddisfare la domanda di nuovi materiali ad alta tecnologia provenienti dall’ingegneria meccanica, dalla costruzione navale, dalla medicina, dalla produzione di elicotteri, da quella aeronautica e dall’ingegneria energetica. Gli sviluppi nei settori spaziale, aeronautico ed energetico nucleare richiederanno anche nuovi materiali da costruzione, materiali compositi, materiali sigillanti, materiali fonoassorbenti, fili e cavi elettrici e rivestimenti. Aumenteranno i già elevati requisiti relativi alle proprietà tecniche dei prodotti, come elevata resistenza, resistenza alle radiazioni, resistenza alla corrosione, resistenza alle alte e basse temperature e resistenza all'invecchiamento dei materiali.

Attualmente, i materiali in cemento armato occupano il primo posto nel settore edile mondiale, mentre in Russia vi è una carenza e una gamma limitata di marchi di tutti i tipi di materiali da costruzione prodotti, creando un serio ostacolo all’aumento della gamma di strutture edili prodotte.

La quota dei prodotti in cemento armato sul volume totale dei materiali da costruzione in Russia rimane bassa come nel caso dei componenti automobilistici. Se i materiali “tradizionali” vengono utilizzati principalmente nell'ingegneria civile, in settori come la costruzione di ponti, ferrovie, sezioni di gallerie ferroviarie, ecc., i prodotti in cemento armato hanno prospettive significative in Russia. Pertanto, stabilire la produzione dei prodotti di calcestruzzo necessari in Russia può diventare un segmento significativo di sostituzione delle importazioni.

I prodotti prefabbricati in calcestruzzo si diffonderanno, sostituendo e superando nelle proprietà materiali già affermati per la produzione di armadi di grandi dimensioni e piccole parti di macchine e meccanismi strutturalmente complessi. Si apriranno nuovi mercati per i materiali in cemento armato: nell'industria automobilistica, nella costruzione navale, nell'industria aerospaziale ed energetica, nell'edilizia e nell'elettronica.

Principali tendenze nello sviluppo dell’industria chimica globale

Cambiamenti nella geografia della produzione mondiale e del consumo di prodotti da costruzione: l'organizzazione di nuovi impianti di produzione in paesi e regioni il più vicino possibile ai mercati in crescita dei prodotti.

L'emergere di un nuovo tipo di materia prima per l'industria delle costruzioni, incl. risorse minerarie ed energetiche e risorse rinnovabili.

Il miglioramento della qualità dei prodotti da costruzione creerà prospettive per lo sviluppo di questo settore.

Il contributo crescente dell’ICT in tutte le fasi di sviluppo del prodotto, produzione, commercializzazione e smaltimento.

Aumentare l’efficienza energetica della produzione edilizia.

Un aumento significativo dei costi per i test di produzione e la certificazione internazionale dei prodotti secondo i principi di "Sviluppo sostenibile" e "Responsible Care" - un'iniziativa volontaria globale delle imprese di costruzione che soddisfa non solo le attuali esigenze economiche, ambientali e sociali della società , ma anche gli interessi delle generazioni future.

L’elenco delle restrizioni legislative internazionali sui prodotti del settore edile è in costante aumento e rende più restrittivo il sistema di accesso al mercato, creando costi aggiuntivi per le imprese, perché l’introduzione di standard ambientali (nel prossimo futuro, 2020-2025, l’introduzione di un concetto sostenibile di “Green Environment”) richiede la sostituzione delle tecnologie e l’iniezione di investimenti significativi.

In queste condizioni, il modo per mantenere l'efficienza aziendale non è nella modernizzazione e ristrutturazione della produzione nel senso tradizionale, ma nella transizione verso nuovi principi tecnologici che consentano di trasformare la base delle materie prime, i metodi di conduzione e la modellazione computerizzata dei prodotti processo di costruzione e rimuovere così le crescenti contraddizioni tra capacità di risorse e intensità di risorse della produzione.

Analisi SWOT del settore edile

Punti di forza	Lati deboli
Ricche risorse naturali; Un numero sufficiente di istituti di istruzione superiore per la formazione del personale nelle specialità edilizie; Infrastruttura sviluppata. Politica di investimento competente. Prodotti competitivi e orientati all'esportazione.	Basso utilizzo delle capacità produttive delle imprese; Elevato grado di usura fisica delle attrezzature e delle tecnologie; Capacità insufficiente del mercato interno; Riduzione e carenza di personale qualificato, debole afflusso di giovani nel settore; Dipendenza dal processo di globalizzazione dell'economia nella formazione dei prezzi e della domanda nella produzione di materiali da costruzione.
Possibilità
Possibilità di utilizzare organizzazioni esistenti per nuove tipologie di prodotti ad alta tecnologia; Attuazione di progetti innovativi, introduzione di prodotti altamente efficaci nazionali ed esteri Attrarre risorse finanziarie dalle istituzioni statali per lo sviluppo e da altre strutture finanziarie per l'attuazione di progetti nel settore edile; Formazione del personale in specialità tecnologiche per imprese manifatturiere esistenti e nuove; Creazione di impianti produttivi che non abbiano un impatto significativo sull’ambiente.	Minaccia di perdita di nicchie di esportazione in alcuni segmenti industriali; Inasprimento della legislazione ambientale in numerosi paesi stranieri nel campo del controllo sulla produzione e sul fatturato dei prodotti da costruzione; Alta attrezzatura tecnologica dei concorrenti, maggiore qualità dei prodotti, un sistema di marketing consolidato di aziende straniere leader per conquistare nuovi mercati; Invecchiamento della base materiale e tecnica in campo scientifico e tecnico; L’impatto della crisi finanziaria ed economica sul settore nel suo complesso.

Il posto del settore edile nello sviluppo dell’economia del paese è determinato dal suo ruolo importante come uno dei grandi complessi fondamentali dell’economia nazionale russa, che fornisce a molte industrie e all’agricoltura materie prime, prodotti socialmente orientati, contribuisce allo sviluppo la formazione di una struttura progressiva di produzione e consumo, lo sviluppo di nuove industrie e direzioni, garantisce il risparmio e la conservazione delle risorse vitali, aumentando la produttività del lavoro nelle industrie correlate.

Il settore delle costruzioni è in una fase di maturità, il tasso di crescita del settore delle costruzioni è leggermente superiore al tasso di crescita del PIL. Una crescita significativa si osserva solo nei segmenti della produzione di polimeri e della creazione di nuovi materiali avanzati.

Valutazione della sensibilità del settore

Il profilo di sensibilità compilato mostra l'influenza di ciascun fattore. La maggiore dipendenza si osserva da fattori quali: cambiamenti tecnologici, tecnologia dell'informazione, cooperazione internazionale, canali di fornitura e vendita e la minore ricerca fondamentale e applicata.

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Materiali da costruzione naturali e materie prime per la loro produzione

Caratteristiche generali dei materiali da costruzione naturali, loro proprietà tecnologiche, aree di applicazione, tipi di depositi industriali e genetici, base delle risorse.

Il gruppo dei materiali da costruzione naturali comprende sabbie e arenarie, miscele di sabbia e ghiaia, argille, rocce carbonatiche, gesso e anidrite e pietre da costruzione.

1. Sabbie, arenarie e miscugli sabbia-ghiaia

Le sabbie sono rocce fine-clastiche di composizione mono o poliminerale con dimensioni delle particelle di 0,1 -1,0 mm. Le arenarie sono sabbie cementate, il cemento può essere quarzifero, carbonatico, ferruginoso, argilloso, ecc. La ghiaia è un materiale clastico con dimensioni dei frammenti di 1-10 mm. Le miscele sabbia-ghiaia contengono almeno il 10% di frazioni di ghiaia e almeno il 5% di frazioni di sabbia.

Principali tipologie di depositi genetico-industriali.

1. Alluvionale: antico - valli e terrazzi sepolti (Kiyatskoye - Tatarstan, Berezovskoye - Territorio di Krasnoyarsk); moderno - pianura alluvionale e canale (regione di Burtsevskoye - Nizhny Novgorod, Ust-Kamskoye - Tatarstan);

2. Età chervertica marina e lacustre (Eganovskoye, Lyuberetskoye - regione di Mosca; Sestroretskoye - regione di Leningrado).

3. Fluvioglaciale (regione di Strugi - Krasnye - Pskov) 4. Eolie - dune e dune (Sosnovskoye - Chuvashia; Matakinskoye - Tatarstan);

L'uso della sabbia e della ghiaia nell'economia nazionale si basa sulle diverse proprietà fisiche di queste rocce clastiche. Oltre il 96% della sabbia e della ghiaia estratte viene consumata nell'edilizia, meno del 5% è la quota di sabbie di quarzo altamente pure utilizzate nell'industria del vetro, della ceramica, metallurgica, nonché nella produzione di ferrosilicio, carburo di silicio, ecc.

La composizione chimica è della massima importanza per vetro, ceramica, stampaggio e altre sabbie di quarzo puro. Il contenuto di silice in essi contenuto deve essere superiore al 90%.Un elevato contenuto di silice è una condizione necessaria per le sabbie utilizzate nella produzione di ferrosilicio, carburo di silicio, vetro liquido, ecc., nonché per sabbie abrasive e filtranti, per sabbie per stampaggio utilizzate in fonderie, per la produzione di mattoni in arenaria calcarea.

Più del 60% dei depositi di sabbia quarzosa si trovano nella parte europea della Russia e vengono sfruttati grandi giacimenti: Eganovskoye e Lyuberetskoye nella regione di Mosca, Tashlinskoye nella regione di Ulyanovsk, Balasheyskoye nella regione di Samara, Millerovskoye nella regione di Rostov, Tulunskoye in la regione di Irkutsk, ecc.

Oltre ai paesi della CSI, le materie prime di quarzo vengono prodotte in Austria, Belgio, Arabia Saudita e Australia; vengono importate da Germania, Svezia e Giappone.

Il consumo mondiale di sabbie quarzose è di circa 100-120 milioni all'anno. La quota dei paesi della CSI (milioni di tonnellate) è di circa 36, ​​USA - 28, Germania - 10-14, Francia ~6, Inghilterra -4, Belgio e Brasile - 3-4 ciascuno, Austria e Australia - 2 ciascuno.

In Russia nel 1996 sono state prodotte più di 6 milioni di tonnellate di vetro e terre per modellatura, di cui circa 1,5 milioni di tonnellate di vetro. In altri paesi della CSI, il volume di produzione delle stesse sabbie ammontava a circa il 60% della produzione russa.

Le sabbie da costruzione polimitiche e le miscele di sabbia e ghiaia sono principalmente associate ai depositi glaciali nella parte centrale e nord-occidentale della Russia, così come nelle pianure della parte meridionale dell'Europa, nella Siberia occidentale e orientale, nell'Estremo Oriente, dove le acque alluvionali Ampiamente sviluppati sono i depositi eolici e marini.

I depositi di materie prime sabbiose e ghiaiose sono diffusi, sebbene non onnipresenti. In Russia vengono presi in considerazione 1269 giacimenti con riserve di quasi 10 miliardi di m3 di categorie industriali e si stanno sviluppando circa 600 depositi con una produzione annua di 130-190 milioni di m3.

Nella regione settentrionale della parte europea della Russia, le riserve di materie prime rappresentano il 32% del totale russo, la produzione è il 36%. La regione del Caucaso settentrionale rappresenta circa il 15% delle riserve e della produzione di materie prime. Il 17% delle riserve è concentrato nella regione degli Urali, la produzione è del 32%. In totale, oltre l'80% delle materie prime viene estratto nella parte europea della Russia.

Le arenarie sono sabbie cementate, metamorfizzate, compattate, le cui proprietà di resistenza dipendono dalla composizione del cemento e dalla natura della cementazione. La composizione del cemento può includere minerali argillosi, carbonati, silice, ossidi di ferro, fosfati, ecc.

Vengono utilizzati in edilizia come pietre da muro, macerie, pietrisco e pietre da pavimentazione, per produrre pietre da macina.

La genesi delle arenarie è sedimentaria (deposito di Cheremshanskoye in Buriazia, Shokshinskoye - in Carelia, nel Donbass).

Le argille sono rocce finemente disperse, costituite principalmente da alluminosilicati stratificati e dotate di plasticità. A seconda della predominanza di qualsiasi componente, le argille sono suddivise in allofano, caolinite, montmorillonite, idromica e palygorskite.

Le caratteristiche della composizione del materiale determinano le proprietà tecnologiche più importanti delle argille:

1. Plasticità: la capacità, se miscelato con una quantità limitata di acqua, di produrre un impasto che assume qualsiasi forma sotto pressione e la mantiene una volta essiccato. La plasticità è determinata dalla composizione minerale, dal grado di dispersione ed è caratteristica delle argille montmorillonite, meno - caolinite.

2. Rigonfiamento: la proprietà delle argille di aumentare di volume quando assorbono acqua. La montmorillonite ha il rigonfiamento maggiore, la caolinite il minimo.

3. Ritiro - riduzione del volume dopo l'essiccazione.

4. Sinterabilità - la capacità, una volta cotto, di essere sinterizzato in un solido simile alla pietra - un frammento.

5. Resistenza al fuoco: la capacità di un frammento di resistere alle alte temperature senza ammorbidirsi o sciogliersi. Le argille si dividono in refrattarie, refrattarie e bassofondenti, le più refrattarie sono i caolini, le argille bassofondenti sono la montmorillonite e le argille beidellitiche.

6. Rigonfiamento durante la cottura: aumento di volume e diminuzione della densità del materiale argilloso.

7. Proprietà di adsorbimento (assorbimento): la capacità di assorbire e trattenere ioni e molecole di varie sostanze sulla sua superficie.

8. Resistenza all'acqua

9. Inerzia chimica relativa.

I gruppi industriali più importanti sono 4:

Le argille ceramiche da costruzione e grossolane comprendono argille a basso punto di fusione e, in misura minore, refrattarie. Sono utilizzati in forma cotta per la produzione di costruzioni (mattoni, piastrelle) e ceramiche grossolane: mattoni di clinker, tubi di drenaggio, piastrelle di metlakh, terracotta, con cottura accelerata - per produrre argilla espansa e agloporite. Nella sua forma cruda viene utilizzato come materiale da costruzione, legante, impermeabile (per la costruzione di dighe).

Il refrattario e le argille refrattarie vengono utilizzate per il rivestimento interno degli altiforni, per la produzione di prodotti resistenti agli acidi, ceramiche pregiate e come materiale per stampaggio in fonderia.

I caolini e le argille caolinitiche sono altamente refrattari e vengono utilizzati per la produzione di ceramiche pregiate. Si tratta di prodotti in porcellana e maiolica, attrezzature sanitarie e mediche, utensili domestici e chimici. Come riempitivo: nell'industria della carta, chimica, del vetro e dei profumi.

Le bentoniti sono argille fini con elevata capacità legante, adsorbente e catalitica. Sono utilizzati per la produzione di fluidi di lavaggio (compresi i fluidi di perforazione), la produzione di pellet di minerale di ferro, la produzione di argilla espansa e come adsorbenti nella raffinazione del petrolio, nell'industria alimentare (purificazione di vini, succhi), nell'industria tessile e nell'agricoltura .

1. Depositi residui di croste di erosione: caolinite, bentonite, idromica (Ural, Ucraina).

2. Sedimentario - marino, lagunare, lacustre e fluviale (Borshchevskoe - Russia, Cherkasy - Ucraina), glaciale (regioni di Pskov, Novgorod, Leningrado), eolico (Russia meridionale e Ucraina).

3. Vulcanogenico-sedimentario: le bentoniti si formano nei bacini idrici (Gumbri - Georgia, Oglanlinskoe - Turkmenistan).

4. Idrotermale - bentoniti, caolini (Sarygyukhskoye - Armenia, Askanskoye - Georgia, Gusevskoye - Primorye Russia).

5. Tipo di depositi metamorfosati - pietre fangose ​​(Biklyanskoye - Russia, Cherkasy - Ucraina).

Le risorse esplorate mondiali di argille bentonitiche sono stimate in 2000 milioni di tonnellate, incl. negli USA -800 milioni di tonnellate. La produzione mondiale nel 2000 ammontava a 9,3 milioni di tonnellate, di cui gli Stati Uniti rappresentavano 3,8 milioni di tonnellate, la Grecia - 0,95 milioni di tonnellate, Germania, Turchia, Italia - 0,5 milioni ciascuno. La Russia ha prodotto solo 0,37 milioni di tonnellate, il che non soddisfa il fabbisogno interno e significa completa dipendenza dalle importazioni, soprattutto di bentoniti alcaline. Circa il 70% delle riserve di bentoniti di alta qualità dell'ex Unione Sovietica sono rimaste al di fuori della Russia (nel Caucaso e nell'Asia centrale).

La produzione mondiale di caolino nel 2000 è stata di 39,8 milioni di tonnellate, di cui negli Stati Uniti - 9,45 milioni di tonnellate, nella Repubblica Ceca -2,9 milioni di tonnellate, nel Regno Unito -2,3 milioni di tonnellate, nella Corea del Sud -2,2 milioni di tonnellate, in Russia - 0,04 milioni di tonnellate, ciò è estremamente insufficiente e la Russia dipende dalle importazioni, in particolare da Ucraina e Kazakistan.

3. Rocce carbonatiche

pietra di roccia carbonatica da costruzione

Le rocce carbonatiche costituiscono circa il 20% dei depositi sedimentari della crosta terrestre e sono rappresentate dalle seguenti varietà.

I calcari sono rocce sedimentarie costituite principalmente da calcite (CaCO 3) con una miscela di dolomite (Ca, Mg(CO 3) 2), sabbia e particelle di argilla. Con un contenuto di dolomite del 20-50% - calcare dolomitico.

I calcari di conchiglia sono costituiti da frammenti di conchiglie cementati con carbonato o cemento argillo-carbonato - rocce porose leggere.

Il gesso è una roccia costituita per il 60-70% dai resti più piccoli di formazioni scheletriche di organismi planctonici e per il 30-40% da calcite in polvere a grana fine.

Le marne sono rocce sedimentarie a grana fine, di transizione da calcari e dolomiti a rocce argillose e contenenti il ​​50-70% di calcite o dolomite o una miscela di entrambi e il 20-50% di materiale argilloso-sabbioso.

Le Dolomiti sono rocce sedimentarie carbonatiche costituite (almeno al 90%) dal minerale dolomite (Ca, Mg (CO 3) 2).

I marmi e i calcari marmorizzati sono rocce carbonatiche che hanno subito ricristallizzazione a seguito di metamorfismo regionale o di contatto.

Le principali industrie e i volumi di consumo di rocce carbonatiche sono i seguenti (in%): produzione di pietre da costruzione e da rivestimento - 60, industria del cemento - 20, metallurgica - 10, calce - 5, refrattari - 2, agricoltura - 1, altri - - 2.

Per la produzione di pietre da costruzione e da rivestimento vengono utilizzati calcari, dolomiti e marmi, che si distinguono per le loro proprietà decorative, buona lucidabilità ed elevate proprietà fisiche e meccaniche - durezza e resistenza. Pietrisco, pietrisco, trucioli, pezzi e pietre da rivestimento sono prodotti da rocce carbonatiche. Circa 220 milioni di tonnellate di rocce carbonatiche vengono consumate ogni anno per le sole necessità delle costruzioni civili, industriali e stradali.

L'industria del cemento utilizza molto calcare, gesso, marne o loro miscele con determinati rapporti di AI2O3, Si0 2, Fe 2 0 3 e CaO. Le rocce a basso contenuto di carbonato di magnesio contenenti almeno il 40% di CaO e non più del 3,5% di MgO sono considerate standard.

I cementi Portland, il cemento alluminoso e molti altri tipi di leganti sono costituiti da rocce carbonatiche. Le materie prime per la produzione del cemento Portland sono diverse rocce carbonatiche, tra le quali giocano un ruolo predominante calcari, gessi e marne. Di particolare pregio sono le marne naturali. I cementi Portland vengono utilizzati per produrre il calcestruzzo.

Nell'industria metallurgica, le rocce carbonatiche pure servono principalmente come fondenti. Convertono le rocce di scarto e le impurità nocive in scorie.Una quantità significativa di dolomiti viene utilizzata come materia prima per la produzione di magnesio e materiale refrattario nella metallurgia.

L'industria della calce per la produzione di calce idraulica, aerea, a lenta essiccazione e altri tipi di calce da costruzione consuma principalmente calcare e gesso.

I calcari puri vengono utilizzati nell'industria chimica per la produzione di soda, carburo di calcio, potassio e sodio caustici, cloro, ecc. Nell'industria alimentare vengono utilizzati per purificare lo zucchero. In agricoltura, calcari teneri e gesso vengono utilizzati per calcinare i terreni podzolici. Una quantità significativa di materie prime carbonatiche viene utilizzata nell'industria del vetro, della carta, delle vernici, della gomma e in altri settori.

Tipi di depositi genetici industriali:

1. Sedimentari – marini sono rappresentati da calcari, dolomiti, marne e gessi. In base alle condizioni di formazione, si distinguono biogenici, chemogenici e misti. Depositi di calcare industriale - su una parte significativa delle piattaforme dell'Europa orientale e siberiana, negli Urali, Kuzbass, Altai, nel territorio di Krasnoyarsk, nel Caucaso, nella regione di Rostov (deposito di Zhirnovskoe); dolomiti - negli Urali (Sukhorechenskoye) nella cresta Yenisei, la cresta del Piccolo Khingan; gesso - Gruppo Volskaya (regione di Saratov); marne - gruppo di depositi di Novorossiysk;

2. Metamorfizzati: marmi e calcari marmorizzati (Belogorskoye in Carelia; Kibik-Kordonskoye nei Sayan).

Il consumo mondiale di materie prime carbonatiche supera i 5 miliardi di tonnellate. nell'anno. I maggiori consumatori sono Stati Uniti, Russia e Giappone.

Le risorse di rocce carbonatiche in Russia sono enormi e sono distribuite in modo estremamente disomogeneo sul territorio. Circa il 50% delle riserve è concentrato nella parte europea, mentre le aree meno fornite sono la Carelia e la regione di Murmansk, nonché le regioni di Tyumen, Omsk, Kamchatka e Kaliningrad.

4. Gesso (CaSO 4 2H 2 O) e anidrite (CaSO 4)

Gesso e anidrite sono le più comuni tra le formazioni saline e sono simili tra loro. Il gesso è una roccia stratificata o massiccia con una struttura granulare bianca. I cristalli di gesso sono trasparenti, gli aggregati granulari sono colorati da impurità di diversi colori; aggregato traslucido a grana fine - alabastro; fibra fine - selenite. Bassa durezza, facile da lavorare.

Quando calcinato, il gesso perde l'acqua di cristallizzazione. A t = 100-180 °C si trasformano in emiidrato (CaSO 4 · 0,5H 2 O); a t = 200-220 ° C - anidrite artificiale, solubile in acqua; a t = 800-1000 ° C - gesso di struzzo, a t = 1600 ° C - in calce cotta CaO.

L'anidrite differisce dal gesso per maggiore densità e resistenza e ha proprietà leganti significativamente peggiori.

La proprietà principale del gesso, che ne determina l'uso industriale, è la capacità di perdere acqua di cristallizzazione quando riscaldato e, mescolata con acqua, di produrre una massa plastica che si indurisce gradualmente all'aria e si trasforma in una pietra artificiale durevole.

Tra i leganti di gesso, il gesso da costruzione è il più utilizzato per lavori di intonacatura e finitura e per la fabbricazione di strutture edili. Per ottenere il gesso da costruzione, il gesso naturale viene frantumato e macinato, quindi cotto in forni rotativi o a tino a 130-180°C per 1,5-2 ore. Dalla lavorazione del gesso naturale con vapore saturo sotto pressione, si ottiene gesso semiacquoso ad alta resistenza, un legante con tempi di presa e indurimento brevi, che ha una maggiore resistenza meccanica e viene utilizzato come gesso da stampaggio e medico. Il primo viene utilizzato per la fabbricazione di forme di lavorazione nella produzione di porcellana, maiolica e ceramica, per la fusione di metalli e leghe e per l'esecuzione di vari lavori scultorei; il secondo è utilizzato in chirurgia e odontoiatria. Il gesso di struzzo si combina lentamente con l'acqua e diventa un legante utilizzato per realizzare pavimenti in piastrelle e massetti, malte, davanzali e gradini, marmo artificiale, ecc. Il gesso è ampiamente utilizzato nella produzione di vari cementi. Cemento di scorie di gesso. utilizzato con successo nella costruzione di strutture sotterranee e subacquee esposte a dilavamento e aggressione solfatica.

Nella produzione di leganti per gesso e come additivi per cementi, viene consumato oltre il 90% di tutto il gesso e l'anidrite estratti. In piccole quantità, il gesso e l'anidrite vengono utilizzati come pietre da rivestimento e ornamentali e come fondente nella fusione dei minerali di nichel ossidato, nell'industria chimica, nell'agricoltura e nella fabbricazione della carta.

Gesso e anidrite si formano nelle pozze saline durante le fasi iniziali della deposizione del sale.

Tipi di depositi genetici industriali:

1. Sedimentario: singenetico - precipitazione da soluzioni (Novomoskovskoye nella regione di Tula, regione di Pskov, Kamenomostskoye - Caucaso settentrionale - Russia, depositi della Transnistria - Ucraina); epigenetico - durante l'idratazione dell'anidrite (Zalarinskoye nella regione di Irkutsk, nel Donbass, Zvozskoye nella regione di Arkhangelsk);

2. “Cappelli di gesso” - prodotti residui della dissoluzione del salgemma (deposito Brinevskoye - Bielorussia):

3. Infiltrazione - durante la dissoluzione e la rideposizione del gesso sparso nelle rocce (Caucaso settentrionale, Asia centrale, Kazakistan).

Nel mondo sono state esplorate grandi riserve di gesso: circa 7 miliardi di tonnellate, di cui oltre 5 miliardi di tonnellate in Europa, circa 1 miliardo di tonnellate negli Stati Uniti e 0,5 miliardi di tonnellate in Canada.

I principali esportatori di gesso e anidrite sono Canada, Tailandia e Spagna. I principali importatori sono gli Stati Uniti e il Giappone.

Riserve esplorate di gesso, anidrite e rocce contenenti gesso sono disponibili in tutti i paesi della CSI ad eccezione della Bielorussia; Il 75% delle riserve è concentrato in Russia.

Le riserve di gesso e anidrite in Russia sono distribuite in modo disomogeneo: il 95% di esse si trova nella parte europea e solo il 5% in quella asiatica. La maggior parte delle materie prime di gesso della Russia (58%) si trovano nella regione centrale, dove si trovano i maggiori giacimenti esplorati e sviluppati.

Della produzione totale di rocce di anidrite di gesso nei paesi della CSI, il 59% proviene dalla Russia,

5. Pietre naturali da costruzione e da finitura

Le pietre da costruzione rappresentano un ampio gruppo di minerali non metallici che occupano uno dei primi posti nel settore delle costruzioni in termini di volumi di consumo. Essendo materiali inerti, comprendono le pietre da sega (muro) e da rivestimento e, insieme alle sabbie e alle miscele sabbia-ghiaia, costituiscono il principale complesso di materiali da costruzione naturali utilizzati allo stato naturale senza l'uso di trattamenti termochimici.

Le pietre da costruzione naturali sono rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie di varia composizione. Nella maggior parte dei casi, la composizione minerale delle rocce non è significativa, mentre sono determinanti le proprietà fisiche e meccaniche delle rocce. Rocce carbonatiche, graniti e rocce simili vengono utilizzate in maggiori quantità. Gabbroidi, basaltoidi e arenarie sono usati meno frequentemente.

I materiali da costruzione inerti ottenuti dalla lavorazione delle pietre da costruzione vengono utilizzati come riempitivi per il calcestruzzo pesante.

L'uso delle pietre da costruzione dipende dalle loro proprietà fisiche e tecnologiche. I più importanti sono la resistenza e la durabilità, che dipendono dalla composizione minerale della roccia, dalle caratteristiche strutturali e tessiturali, dalla fratturazione, dalla porosità, ecc. Le rocce più resistenti sono: quarziti, graniti, sieniti, dioriti. Rocce carbonatiche: calcari, dolomiti e marmi, nonostante la loro resistenza all'abrasione relativamente bassa, sono caratterizzati da resistenza alla compressione e vengono utilizzati per la decorazione interna ed esterna degli edifici. Le rocce a grana fine sono generalmente più resistenti delle rocce a grana grossa. Per valutare l'idoneità di una roccia come pietra da costruzione, viene eseguita una serie di speciali test di laboratorio, tra cui la determinazione di densità apparente, densità, porosità, assorbimento d'acqua, resistenza al gelo, resistenza a compressione, resistenza a trazione, resistenza alla flessione, abrasività, viscosità , ecc. A seconda dell'applicazione vengono inoltre studiati la lavorabilità, la viscosità, la resistenza al fuoco, la lucidabilità, la solidità del colore, ecc.

Le pietre da costruzione sono utilizzate nella seguente forma:

La pietra macerie (macerie) è una pietra di forma irregolare di 140 mm, utilizzata per la posa di fondazioni nella costruzione di strutture massicce (dighe, argini, ecc.).

Le pietre in pezzi sono prodotti di forma geometrica regolare con superfici lavorate, utilizzati come cordoli, pietre per pavimentazioni per superfici stradali, parti architettoniche e di finitura, gradini, prodotti per plinti e rivestimenti, alberi e macine - prodotti industriali.

Pietre da sega: i blocchi di dimensioni standard vengono tagliati con frese a disco direttamente nell'ammasso roccioso e utilizzati come materiale per pareti.

La pietra frantumata è il prodotto più utilizzato come riempitivo per calcestruzzo e asfalto, per il riempimento di binari ferroviari e autostrade.

Le pietre naturali da rivestimento rappresentano un gruppo specifico di materiali da costruzione, il cui valore industriale è determinato principalmente dalle loro proprietà decorative. Insieme a questo, una proprietà importante delle pietre da rivestimento è la resistenza meccanica, la capacità di accettare vari tipi di trattamenti superficiali e la resistenza agli influssi atmosferici - resistenza agli agenti atmosferici.

Come pietre da rivestimento vengono utilizzate rocce di varia origine: intrusive - graniti, sieniti, dioriti, gabbro-noriti, labradoriti; effusivi - basalti, diabasi, andesiti, porfidi, porfiriti, tufi vulcanici; metamorfico - marmi, quarziti; sedimentari - calcari, dolomiti, travertini, gessi, arenarie, conglomerati e brecce. I più utilizzati sono i graniti e i marmi.

In Russia, una vasta area mineraria per rocce ignee e metamorfiche di alta qualità è lo Scudo Baltico (penisola di Kola, Carelia): graniti di diversi colori e motivi vengono utilizzati come pietre di rivestimento e monumentali. Un'altra grande regione sono gli Urali: graniti, gabbri, diaspri, marmi. Numerosi depositi di rocce ignee e metamorfiche sono conosciuti in Altai, Monti Sayan, Transbaikalia e Primorsky Krai (graniti, basalti, gabbro-diabase, tufi). Anche Ucraina, Kazakistan e Armenia hanno riserve significative di varie pietre da costruzione.

La parte europea e la Siberia occidentale presentano numerosi depositi di rocce sedimentarie carbonatiche, arenarie e conglomerati

Sul territorio della Russia sono stati presi in considerazione più di 1000 giacimenti di pietre da costruzione con riserve per categorie industriali di circa 20 miliardi di m 3. Sono in fase di sviluppo più di 500 depositi. Ogni anno vengono estratti circa 100 milioni di m3 di pietre da costruzione.

Le riserve di pietra calcarea in Russia ammontano a circa 110 milioni di m 3 . Ogni anno vengono estratti più di 100mila m 3.

Il paese leader nel mondo nella produzione e nell'utilizzo di materiali e prodotti da rivestimento è l'Italia, che esporta una parte significativa del marmo in diversi paesi. Giacimenti di rare varietà di marmo si trovano in Belgio e Francia. Il granito altamente decorativo viene estratto in Svezia, Spagna e Brasile.

In Russia sono stati presi in considerazione 146 giacimenti di pietre da rivestimento con riserve industriali di 536 milioni di metri cubi, di cui circa 40 giacimenti in fase di sviluppo con una produzione annua di 500-600 mila metri cubi. Nel resto dei paesi della CSI vengono presi in considerazione circa 300 giacimenti con riserve di circa 900 milioni di m 3. Ogni anno in 165 giacimenti sviluppati vengono estratti 3,5 milioni di m di pietre da rivestimento.

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L'industria dei materiali da costruzione è un complesso di industrie che producono materiali, parti e strutture per tutti i tipi di costruzione. La produzione di materiali da costruzione è concentrata principalmente vicino alle fonti di materie prime e nei grandi centri industriali.

Tabella 19. Composizione dei settori produttivi dei materiali da costruzione

e i loro prodotti.

Questo settore è di grande importanza per l'industrializzazione dell'edilizia, riducendone i costi, risparmiando metallo e legno e aumentando l'efficienza degli investimenti di capitale nell'economia nazionale. Lo sviluppo dell'industria dei materiali da costruzione è associato alla disponibilità di materie prime da costruzione.

La regione di Donetsk è ricca di materie prime naturali per l'edilizia: argille refrattarie, caolini, quarziti, pietre da costruzione, ecc. Per lo sviluppo del settore edile vengono utilizzate sia risorse minerali (calcare, gesso,

argilla, sabbia, sassi, ecc.), nonché scarti di altre industrie (ceneri, scorie). Pertanto, le scorie provenienti da impianti metallurgici e centrali elettriche vengono utilizzate per produrre cemento, blocchi di calcestruzzo, lana di scorie e riempitivi leggeri per prodotti in calcestruzzo e cemento armato.

L'estrazione delle materie prime naturali viene effettuata su tutto il territorio, poiché tutte le sue zone sono ricche di minerali per l'edilizia.

L'edilizia moderna utilizza materiali da costruzione prodotti dall'industria chimica: plastica, resine, adesivi, linoleum, pannelli di polistirolo e altro ancora.

Nella costruzione vengono utilizzate parti in pietra colata, lana minerale, ottenuta dal basalto fuso, e nuovi tipi di prodotti per la lavorazione del legno, ad esempio pannelli truciolari e compensato.

Riso. 81 Materiali da costruzione

L'industria produce materiali, parti e strutture per tutti i tipi di costruzione. I suoi prodotti principali sono pareti (mattoni, pannelli in calcestruzzo e gesso, blocchi di calcestruzzo), leganti (cemento, calce, gesso da costruzione), coperture (tegole, ardesia, feltro per tetti, feltro per tetti), finiture, rivestimenti, materiali isolanti, vetro da costruzione ,

prefabbricati in cemento armato e cemento, coperture in ceramica e maiolica, prodotti sanitari e altro ancora.

L'industria dei materiali da costruzione si sviluppa sotto l'influenza di due fattori: materie prime e beni di consumo, quindi il suo posizionamento dipende dalla predominanza di almeno uno di essi.

A seconda delle esigenze di costruzione e delle fasi del processo tecnologico, si distinguono imprese e industrie che si concentrano sulle aree delle materie prime, ad esempio l'estrazione e la lavorazione primaria delle materie prime (sabbia, ghiaia, pietrisco, macerie), la produzione di leganti (cemento, calce, gesso) e materiali per pareti, nonché quelli che gravitano verso il consumatore (produzione di strutture in cemento armato, ardesia, vetri per costruzioni e finestre e molto altro).

I centri più grandi dell'industria dei materiali da costruzione sono le città di Donetsk, Mariupol, Amvrosievka, Enakievo, ma l'industria è dominata da piccole imprese.

Composizione del settore.

Le industrie più importanti sono la produzione di materiali per pareti, rotoli, coperture e impermeabilizzazione, tubi di cemento-amianto e ardesia, l'estrazione e la lavorazione di materiali da costruzione non metallici, l'industria del cemento e la produzione di ceramica da costruzione. Essi rappresentano oltre l'80% della produzione totale e quasi il 90% del personale produttivo industriale impiegato nel settore edile. La pietra da muro naturale e la pietra da costruzione (rocce fortemente sedimentarie, ignee e metamorfiche) vengono utilizzate direttamente nella costruzione. Altre rocce sono materie prime per la produzione di cemento, mattoni, piastrelle, vetro e riempitivi leggeri

calcestruzzo, leganti e altri materiali da costruzione.

Le esigenze di costruzione sono completamente soddisfatte dalle nostre risorse minerarie. All'estero sono richieste materie prime minerali di cemento e vetro e pietre da costruzione. Graniti, gabbro e labradoriti vengono esportati in paesi vicini e lontani all'estero. Esistono risorse significative di minerali leganti e materie prime minerali per mattoni.

Per la produzione di materiali da costruzione vengono sempre più utilizzati rifiuti minerali secondari dell'industria: rocce superiori di depositi, prodotti di arricchimento di minerali e carbone, ecc.

Depositi di sabbia e pietra naturale si trovano quasi ovunque. Nelle zone minerarie si trovano imprese specializzate nell'estrazione e nella lavorazione di macerie e materiali da costruzione sfusi. Per accelerare il trasporto di materiali da costruzione economici, si stanno sviluppando depositi locali.

Industria del cemento.

L’industria del cemento è un’industria ad alta intensità di materiali, quindi gli impianti di cemento sono situati in aree in cui vengono estratte le materie prime. Quando si produce 1 tonnellata di clinker (cemento semilavorato), vengono consumate 1,5 tonnellate di rocce carbonatiche (marna, dolomite, calcare, gesso) e quasi 0,5 tonnellate di argilla. Il cemento viene utilizzato come materiale legante nella produzione

calcestruzzo, cemento armato e blocchi di calcestruzzo. Donbass contiene alta qualità

Riso. 82 Produzione di cemento

rocce carbonatiche, motivo per cui qui furono costruite le più grandi imprese di cemento: il cementificio Amvrosievskij (possiede cinque fabbriche e quattro cave), Kramatorsk ed Enakievo. Esistono le condizioni per la produzione di cemento nefelinico di alta qualità.

Problema! Le imprese dell'industria del cemento causano inquinamento ambientale con polvere di cemento, che incide negativamente sulla salute delle persone che vivono nelle vicinanze. Suggerire una serie di misure per ripulire l’inquinamento ambientale.

Una parte significativa del cemento viene spesa per la produzione di ardesia per coperture. Le fabbriche di ardesia vengono costruite nei luoghi in cui vengono consumati i prodotti finiti.

Riso. 83 Produzione di cemento

Produzione di strutture prefabbricate in cemento armato e cemento armato. I principali prodotti del settore sono strutture in cemento armato per costruzioni industriali, civili, idrauliche, stradali e di altro tipo (produzione di materiali per pareti, blocchi per fondazioni di edifici, solai interpiano, dettagli architettonici,

archi portanti, officine, pali in cemento armato, travi di ponti, ecc.).

I principali fattori per l'ubicazione delle imprese industriali sono la concentrazione territoriale della produzione, la disponibilità di materie prime minerali da costruzione, risorse di manodopera e comunicazioni di trasporto. Le industrie manifatturiere gravitano verso grandi centri e hub industriali, insediamenti con un volume significativo di abitazioni e costruzioni civili.

Si trovano stabilimenti di costruzione di case e imprese per la produzione di strutture in acciaio

grandi città (potenti centrali a Donetsk, Mariupol).

La produzione dei mattoni da costruzione è uno dei rami più antichi dell'industria dei materiali da costruzione. Si compone di due sottosettori: la produzione di mattoni in argilla e pietra arenaria calcarea. Poiché le loro materie prime sono disponibili quasi ovunque, il suo posizionamento è orientato al consumatore. Distante

il trasporto di mattoni non è economicamente redditizio.

Oggi, nell’industria dei mattoni, il pesante lavoro manuale è stato sostituito dalle macchine e la produzione è diventata annuale. Vengono utilizzati forni a tunnel ad anello ad alte prestazioni, in cui il mattone viene bruciato per 18-36 ore.

La produzione di mattoni è caratterizzata da un elevato consumo di materiale: 1000 pezzi per produzione. i mattoni consumano 2,5 m3 di argilla. Rilasciano regolarmente

mattoni, nonché cavi e porosi, che hanno buone proprietà di isolamento termico e acustico.

Il mattone arenaceo-calcareo è costituito da sabbia di quarzo con aggiunta di calce (per 1000 pezzi di mattone sono necessari 2,5 m3 di sabbia e 0,1–0,2 m3 di calce). La produzione di mattoni in arenaria calcarea non richiede molta manodopera quanto quella di mattoni in argilla e il suo costo è inferiore del 30%. Un importante centro per la produzione di mattoni da costruzione è Slavjansk.

La costruzione moderna richiede calcestruzzo di diverse qualità e proprietà. Di particolare valore sono i calcestruzzi cellulari leggeri, da cui vengono realizzati i pannelli murali degli edifici residenziali. Per la loro produzione usano

riempitivi leggeri. Nella natura di tali riempitivi

Riso. 85 Produzione di mattoni

no, ecco perché sono creati artificialmente: argilla espansa (Donetsk), termosito (Donetsk, Mariupol).

L'argilla espansa è un materiale poroso artificiale prodotto da rocce argillose fusibili.

La termozite è pomice di scorie, ottenuta da scorie di altoforno. La produzione di questo riempitivo si trova nei centri della metallurgia ferrosa.

Nelle regioni meridionali viene prodotta la roccia di conchiglia, che ha buone proprietà di isolamento termico e acustico, è facile da lavorare ed economica. È ampiamente usato nella costruzione (Mariupol).

La produzione di ceramiche da costruzione è un settore industriale

che unisce diverse imprese produttrici di piastrelle in ceramica per facciate, piastrelle per pavimenti, piastrelle smaltate per rivestimenti, ceramiche sanitarie resistenti agli acidi, tubi per fognature e drenaggio. Le ceramiche da costruzione sono realizzate in argilla refrattaria o refrattaria con una miscela di caolino, sabbia di quarzo,

Riso. 86 Ceramica da costruzione

pegmatite, comune in diversi

parti della regione (soprattutto all'interno dello scudo ucraino), ossidi di singoli metalli non ferrosi e altri composti minerali o organici.

La produzione di piastrelle ceramiche smaltate è concentrata a Slavyansk e Artemovsk. Gli utensili da cucina in porcellana e maiolica sono prodotti a Slavyansk e Druzhkovka. Una quantità sufficiente di varie materie prime consente di espandere questa produzione.

I materiali di copertura (ardesia, tegole) vengono prodotti sempre più all'interno della regione (Donetsk, Mariupol, Makeevka, Kramatorsk, Gorlovka, Torez).

Problemi trattati

1. Principali tipologie di materie prime minerali per la produzione di materiali da costruzione

2. Rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche

3. Risorse secondarie tecnogeniche

Le principali materie prime naturali per la produzione di materiali da costruzione sono rocce. Sono utilizzati per produrre ceramica, vetro, metallo e leganti inorganici. Ogni anno centinaia di metri cubi di sabbia, ghiaia e pietrisco vengono utilizzati come aggregati per calcestruzzo e malte.

Un'altra importante fonte di materie prime è risorse secondarie tecnogeniche(rifiuti industriali). Finora sono sottoutilizzati. Ma man mano che le risorse naturali si esauriscono, le esigenze di protezione ambientale aumentano e vengono sviluppate nuove tecnologie efficaci, le materie prime prodotte dall’uomo verranno utilizzate in modo molto più ampio.

Le rocce come materia prima base
produzione di materiali da costruzione

Rocce- Si tratta di accumuli significativi di minerali nella crosta terrestre, formati a seguito di processi fisici e chimici. Minerali– si tratta di sostanze che hanno una certa composizione chimica, struttura omogenea e proprietà fisiche e meccaniche caratteristiche. In base alle condizioni di formazione, le rocce si dividono in tre gruppi principali:

Igneo Le rocce (primarie) si sono formate quando il magma si è raffreddato e solidificato.

Sedimentario Le rocce (secondarie) si sono formate come risultato del processo naturale di distruzione delle rocce primarie e di altre rocce sotto l'influenza dell'ambiente esterno.

Metamorfico Le rocce (modificate) si sono formate a seguito della successiva alterazione delle rocce primarie e secondarie.

Rocce ignee

Profondo- Si tratta di rocce che si formano quando il magma si solidifica a diverse profondità nella crosta terrestre. Versato le rocce si sono formate a causa dell'attività vulcanica, della fuoriuscita del magma e del suo indurimento in superficie.

Principali minerali che costituiscono le rocce– quarzo (e sue varietà), feldspati, silicati ferromagnesiaci, alluminosilicati. Tutti questi minerali differiscono tra loro nelle proprietà, quindi la predominanza di alcuni minerali nella roccia ne modifica le proprietà costruttive: resistenza, durabilità, viscosità e capacità di essere lavorata (lucidata, macinata, ecc.).

Quarzo, costituito da silice (biossido di silicio SiO 2) in forma cristallina, è uno dei minerali più forti e resistenti. Ha: resistenza eccezionalmente elevata (sotto compressione fino a 2000 MPa); elevata durezza, seconda solo a quella del topazio, del corindone e del diamante; elevata resistenza chimica a temperature normali; elevata resistenza al fuoco (fonde ad una temperatura di 1700°C). Il colore del quarzo è spesso bianco latte o grigio. Grazie alla sua elevata robustezza e resistenza chimica, il quarzo rimane pressoché inalterato durante l'erosione delle rocce ignee in cui è compreso. Feldspati– questi sono i minerali più comuni nelle rocce ignee (fino a 2/3 della massa totale della roccia). Sono, come il quarzo, componenti delle rocce di colore chiaro (bianco, rosato, rosso, ecc.). Le principali varietà di feldspati sono l'ortoclasio e il plagioclasio. Rispetto al quarzo, i feldspati hanno una resistenza alla compressione (120-170 MPa) e una resistenza significativamente inferiori, quindi sono meno comuni nelle rocce sedimentarie (principalmente sotto forma di sabbie feldspatiche). Il risultato degli agenti atmosferici è un minerale argilloso: la caolinite.

In gruppo silicati di ferro-magnesio i più comuni sono l'olivina, i pirosseni (ad esempio l'augite) e gli anfiboli (orneblenda). Tra silicati di magnesio si trovano minerali secondari, che molto spesso sostituiscono l'olivina: serpentino, crisotilo-amianto.

Tutti i minerali di cui sopra sono caratterizzati da elevata resistenza e tenacità, nonché da una maggiore densità.

Rocce profonde (intrusive). Quando il magma si raffredda lentamente in condizioni profonde, compaiono strutture completamente cristalline. La conseguenza di ciò sono una serie di proprietà generali delle rocce profonde: porosità molto bassa, alta densità e alta resistenza. Indicatori medi delle proprietà costruttive più importanti di tali rocce: resistenza alla compressione 100–300 MPa; densità 2600–3000 kg/m3; l'assorbimento d'acqua è inferiore all'1% in volume; la conduttività termica è di circa 3 W/(m×°C).

Graniti hanno una composizione minerale favorevole per la pietra da costruzione, caratterizzata da un alto contenuto di quarzo (25–30%), longarone sodio-potassio (35–40%) e plagioclasio (20–25%), solitamente una piccola quantità di mica (5 -10%) e l'assenza di solfuri. I graniti hanno un'elevata resistenza alla compressione meccanica: 120–250 MPa (a volte fino a 300 MPa). La resistenza alla trazione, come per tutti i materiali lapidei, è relativamente bassa ed è solo circa 1/30–1/40 della resistenza a compressione.

Una delle proprietà più importanti dei graniti è la bassa porosità, non superiore all'1,5%, che provoca un assorbimento d'acqua di circa lo 0,5% (in volume). Pertanto, la loro resistenza al gelo è elevata. La resistenza al fuoco del granito è insufficiente, poiché si fessura a temperature superiori a 600°C a causa di trasformazioni polimorfiche del quarzo. Il granito, come la maggior parte delle altre rocce ignee dense, ha un'elevata resistenza all'abrasione.

Di tutte le rocce ignee, i graniti sono le più utilizzate nelle costruzioni, poiché sono le più comuni tra le rocce ignee profonde. Altre rocce profonde (sieniti, dioriti, gabbri, ecc.) si trovano e vengono utilizzate molto meno frequentemente.

Rocce estruse (effusive). Le rocce ignee, formatesi durante la cristallizzazione del magma a basse profondità e che occupano una posizione intermedia tra le rocce profonde ed eruttive in termini di condizioni e struttura di occorrenza, hanno strutture completamente cristalline, a grana irregolare e incompletamente cristalline.

Tra le strutture a grana irregolare si distinguono le strutture porfiriche e porfiriche Porfido quarzoso nella loro composizione minerale sono vicini ai graniti. La loro resistenza, porosità e assorbimento d'acqua sono simili a quelli dei graniti. Ma i porfidi sono più fragili e meno durevoli a causa della presenza di grosse inclusioni.

Le rocce formate a seguito dell'effusione del magma, del suo raffreddamento e solidificazione sulla superficie della terra, sono costituite, di regola, da singoli cristalli incorporati nella massa principale finemente cristallina, criptocristallina e persino vetrosa. Le rocce estruse, a causa della distribuzione non uniforme dei componenti minerali, vengono distrutte con relativa facilità dagli agenti atmosferici. A stretto le rocce eruttate comprendono andesiti, basalti, diabasi, trachiti, lipariti.

Andesiti– analoghi eruttati delle dioriti – rocce di colore grigio o grigio-giallastro. La struttura può essere parzialmente cristallina o vetrosa. La densità delle andesite è di 2700-3100 kg/m 3, la resistenza a compressione è di 140-250 MPa. Le andesiti vengono utilizzate per produrre calcestruzzo resistente agli acidi.

Basalti utilizzato principalmente come pietrisco e pietrisco per calcestruzzo, nella costruzione di strade (per pavimentare strade); Le rocce particolarmente dense vengono utilizzate nella costruzione di ingegneria idraulica. I basalti sono il materiale di partenza per i prodotti in pietra fusa e vengono utilizzati per produrre fibre minerali nella produzione di materiali per l'isolamento termico.

A poroso le rocce eruttate includono pomice, tufi e ceneri vulcaniche e lave di tufo. Pomiceè un vetro vulcanico poroso formatosi a seguito del rilascio di gas durante la rapida solidificazione di lave acide e intermedie. La sua porosità raggiunge il 60%; le pareti tra i pori sono di vetro. La durezza della pomice è circa 6, la densità reale è 2–2,5 g/cm3, la densità è 0,3–0,9 g/cm3. L'elevata porosità della pomice garantisce buone proprietà di isolamento termico e la chiusura della maggior parte dei pori garantisce una sufficiente resistenza al gelo. La pomice è un prezioso riempitivo nel calcestruzzo leggero (calcestruzzo pomice). La presenza di silice attiva nella pomice ne consente l'utilizzo come additivo idraulico per cementi e calce Cenere vulcanica– le più piccole particelle di lava, frammenti di singoli minerali espulsi durante un'eruzione vulcanica. Le dimensioni delle particelle di cenere vanno da 0,1 a 2 mm. La cenere vulcanica è un integratore minerale attivo.

Il tufo e le pietre di tufo vengono utilizzati sotto forma di pietra segata per la posa di pareti di edifici residenziali, l'installazione di tramezzi e pavimenti resistenti al fuoco. I tufi vengono utilizzati anche sotto forma di pietrisco per calcestruzzo leggero.

Rocce sedimentarie

La maggior parte delle rocce sedimentarie ha una struttura più porosa rispetto alle rocce ignee dense e quindi meno resistente. Alcuni di essi si dissolvono relativamente facilmente (ad esempio il gesso) o si disintegrano in minuscole particelle nell'acqua (ad esempio l'argilla).

Principali minerali che costituiscono le rocce. Minerali più comuni gruppi di silice– quarzo, opale, calcedonio. Presente nelle rocce sedimentarie quarzo igneo E quarzo sedimentario. Il quarzo sedimentario viene depositato direttamente dalle soluzioni e si forma anche a seguito della ricristallizzazione dell'opale e del calcedonio. Opale– silice amorfa. L'opale è spesso incolore o bianco latte, ma a seconda delle impurità può essere giallo, blu o nero. Densità 1,9-2,5 g/cm 3, durezza massima 5-6, fragile. L'opale, il calcedonio e alcune rocce vulcaniche, se utilizzati nella composizione delle rocce corrispondenti come riempitivi del calcestruzzo, possono reagire con gli alcali del cemento, causando la distruzione del calcestruzzo. Minerali gruppi carbonatici sono diffusi nelle rocce sedimentarie. I ruoli più importanti in essi sono giocati da calcite, dolomite e magnesite.

Calcite(CaCO 3) - incolore o bianco, in presenza di impurità meccaniche, minerale grigio, giallo, rosa o bluastro. Lucentezza del vetro. Densità 2,7 g/cm 3, durezza 3. Un segno diagnostico caratteristico è l'ebollizione violenta in acido cloridrico al 10%.

Dolomite 2 – incolore, bianco, spesso con una tinta minerale giallastra o brunastra. Lucentezza del vetro. Densità 2,8 g/cm 3 , durezza 3-4. Nell'acido cloridrico al 10% bolle solo in polvere e quando riscaldato. La dolomite è solitamente a grana fine, i cristalli di grandi dimensioni sono rari. Si forma come sedimento chimico primario o come risultato della dolomitizzazione dei calcari. La dolomite minerale costituisce la roccia con lo stesso nome.

Magnesite(MgCO 3) – minerale incolore, bianco, grigio, giallo, marrone. Densità 3,0 g/cm 3, durezza 3,5-4,5. Si dissolve in HCl quando riscaldato. Il minerale magnesite costituisce la roccia con lo stesso nome.

A gruppo di minerali argillosi includono caolinite, montmorillonite e idromiche.

Caolinite(Al 2 O 3 ×2SiO 2 ×2H 2 O) è un minerale bianco, talvolta con una sfumatura brunastra o verdastra. Densità 2,6 g/cm 3, durezza 1. Risulta untuoso. La caolinite compone le argille caolino, fa parte delle argille poliminerali ed è talvolta presente nel cemento delle rocce clastiche.

Minerali più comuni gruppi solfato sono gesso e anidrite.

Gesso(CaSO 4 × 2H 2 O) è un ammasso di cristalli bianchi o incolori, talvolta colorati di blu, giallo o rosso da impurità meccaniche. Densità 2,3 g/cm 3, durezza 2.

Anidrite(CaSO 4) – minerale bianco, grigio, rosa chiaro, azzurro. Densità 3,0 g/cm 3, durezza 3–3,5. Tipicamente si trova sotto forma di aggregati continui a grana fine.

Rocce clastiche. Le rocce del gruppo in esame sono composte prevalentemente da granuli di minerali e rocce resistenti agli agenti atmosferici.

Sciolto rocce clastiche – sabbia(con grani prevalentemente fino a 5 mm) e ghiaia(con grani superiori a 5 mm) - utilizzati come riempitivi per calcestruzzo, nella costruzione di strade, per zavorra ferroviaria. Le sabbie servono come componente della miscela di materie prime nella produzione di vetro, ceramica e molti altri prodotti.

Rocce argillose composto da più del 50% di particelle inferiori a 0,01 mm e almeno il 25% di esse ha dimensioni inferiori a 0,001 mm. Sono caratterizzati da una composizione minerale complessa. La composizione dei minerali argillosi è presa come base per la classificazione mineralogica delle rocce argillose. Caolino le argille sono composte dal minerale caolinite. Solitamente queste argille sono dipinte con colori chiari, sono unte al tatto, sono poco plastiche e resistenti al fuoco.

Polimittico le argille sono rappresentate da due o più minerali e nessuno di essi è predominante. Le argille caolino sono refrattarie e sono ampiamente utilizzate nell'industria ceramica. Le argille idromica e le argille polimitiche sono utilizzate per la fabbricazione di mattoni, ceramica grezza e altri prodotti. Le argille sono anche un componente della miscela di materie prime nella produzione del cemento. Le argille sono utilizzate come materiale da costruzione nella costruzione di dighe in terra (schermi, ecc.).

Cementato rocce clastiche – arenarie, conglomerati, brecce. Arenariaè costituito da granelli di sabbia cementati con vari “cementi” naturali. Se la composizione rocciosa comprende pezzi di grandi dimensioni (ghiaia o pietrisco), viene loro assegnato un nome conglomerato(per pezzi arrotondati) e brecce(per pezzi ad angolo acuto). Di questi, le arenarie sono più spesso utilizzate nelle costruzioni (così come i calcari densi

Più comune carbonato Le rocce sono calcari e dolomiti. Calcare– roccia composta per più del 50% da calcite; dolomite - più del 50% di dolomite Viene chiamata una roccia caratterizzata da un contenuto approssimativamente uguale di carbonato e materiale argilloso marna.

La porosità dei calcari densi non supera i decimi di punto percentuale, mentre quella dei calcari sciolti raggiunge il 15–20%. Dolomiti simile nell'aspetto al calcare. Il colore delle dolomiti è bianco, bianco-giallastro, marrone chiaro. Sono caratterizzati da strutture granulari microgranulari e cristalline. A causa della loro ampia distribuzione, della facile estrazione e lavorazione, i calcari, i calcari dolomitizzati e le dolomiti vengono utilizzati nelle costruzioni più spesso di altre rocce. Vengono utilizzati sotto forma di pietrisco per fondazioni, muri di edifici non riscaldati o edifici residenziali in zone con clima caldo, mentre le rocce più dense vengono utilizzate sotto forma di lastre e parti sagomate per il rivestimento esterno degli edifici. Il calcare frantumato viene spesso utilizzato come aggregato per il calcestruzzo. I calcari sono ampiamente utilizzati come materie prime per la produzione di leganti: calce e cemento. Le Dolomiti vengono utilizzate per produrre leganti e materiali refrattari nell'industria del cemento, del vetro, della ceramica e metallurgica.

Solfato le rocce - gesso e anidrite - servono come materie prime per la produzione di leganti, a volte vengono utilizzate sotto forma di prodotti di rivestimento.

Allite Le rocce sono caratterizzate da un elevato contenuto di allumina. Ci sono due rocce principali in questo gruppo: bauxite e laterite. Minerali che formano le rocce bauxite sono idrossidi di alluminio (gibbsite e diaspore). Le bauxiti variano nell'aspetto. Possono essere molli, friabili, simili all'argilla.La bauxite non ha plasticità.Vengono utilizzate per la produzione di alluminio, abrasivi artificiali, refrattari e cemento alluminoso.

Rocce metamorfiche

Metamorfismo chiamare la trasformazione delle rocce che avviene nelle profondità della crosta terrestre sotto l'influenza di alte temperature e pressioni. In queste condizioni, la cristallizzazione dei minerali può avvenire senza fusione.

Principali tipologie di rocce metamorfiche. Alcune varietà di argille, silicei, mica e altri scisti sono materiali naturali per coperture - ardesie per tetti. Queste ardesie si dividono facilmente lungo i piani di foliazione in piastrelle piatte lisce e sottili (2–8 mm). Devono soddisfare determinati requisiti: avere densità e viscosità sufficienti, durezza, basso assorbimento d'acqua, elevata resistenza all'acqua e resistenza agli agenti atmosferici. La densità delle tegole in ardesia è di circa 2,7–2,8 g/cm3, la porosità è dello 0,3–3%, la resistenza alla compressione è di 50–240 MPa. Anche la resistenza alla frattura perpendicolare alla foliazione è di grande importanza. Le tegole in ardesia vengono utilizzate nella produzione delle tegole e di alcuni elementi costruttivi (lastre per rivestimenti interni, gradini delle scale, solai, assi per davanzali, ecc.).

Gneiss– rocce di genesi metamorfica, formatesi a temperature di 600–800 °C e ad alta pressione. Le rocce madri sono argillose e quarzo-feldspatiche (graniti). Gli gneiss non sono inferiori ai graniti in termini di proprietà meccaniche e fisiche, ma la loro resistenza alla frattura è 1,5–2 volte inferiore.

Gli gneiss vengono utilizzati per la muratura di macerie, per la posa di fondazioni, come materiale per pietrisco e in parte sotto forma di lastre per la pavimentazione di strade. La pietra frantumata di gneiss altamente scistoso non viene utilizzata per la costruzione di calcestruzzo e strade a causa della forma indesiderata dei grani.

Formazione scolastica quarziti associato alla ricristallizzazione delle arenarie. Proprietà importanti delle quarziti sono l'elevata resistenza al fuoco (fino a 1710–1770 °C) e la resistenza alla compressione (100–450) MPa. Nella costruzione, la quarzite viene utilizzata come pietra per muri, pietre per capriate nei ponti, macerie, pietrisco e pietre per pavimentazioni, e la quarzite dal colore bello e immutabile viene utilizzata per il rivestimento degli edifici. Le quarziti vengono utilizzate nella produzione della silice, materiale refrattario con elevata resistenza agli acidi.

Marmo– una roccia carbonatica densa a grana fine, media e grossa, costituita principalmente da calcite e rappresentante calcare ricristallizzato. La resistenza alla compressione è 100-300 MPa. Il marmo è facile da lavorare e, grazie alla sua bassa porosità, può essere lucidato bene. Il marmo è ampiamente utilizzato per la decorazione interna di pareti di edifici, gradini di scale, ecc. Sotto forma di sabbia e pietrisco (briciole), viene utilizzato per intonaci colorati, rivestimenti in cemento decorativo, ecc. In condizioni di corrosione da solfati il ​​marmo non viene utilizzato per i rivestimenti esterni.

Risorse tecnogeniche e secondarie

Secondo l’UNESCO, ogni anno nel mondo vengono estratti dalla terra più di 120 miliardi di tonnellate di minerali, combustibili fossili e altre materie prime (20 tonnellate di materie prime per ogni abitante del pianeta). In termini di quantità di materie prime estratte e lavorate, l’attività economica umana ha superato l’attività vulcanica (10 miliardi di tonnellate all’anno) e l’erosione del suolo da parte di tutti i fiumi del mondo (25 miliardi di tonnellate all’anno). Questa attività è accompagnata anche dalla generazione di enormi quantità di rifiuti. Le principali fonti di rifiuti di grandi tonnellaggi sono: l'industria mineraria, metallurgica, chimica, forestale e della lavorazione del legno, tessile; complesso energetico; industria dei materiali da costruzione; complesso agroindustriale; attività umane quotidiane.

I rifiuti industriali o i sottoprodotti industriali sono risorse materiali secondarie. Molti rifiuti sono simili per composizione e proprietà alle materie prime naturali. È stato accertato che l'utilizzo dei rifiuti industriali può coprire fino al 40% del fabbisogno edilizio di materie prime. L'utilizzo di rifiuti industriali consente di ridurre i costi di produzione dei materiali da costruzione del 10-30% rispetto alla loro produzione da materie prime naturali, di creare nuovi materiali da costruzione con elevati indicatori tecnici ed economici e, inoltre, di ridurre l'inquinamento ambientale .

Scorie di metallurgia ferrosa – un sottoprodotto durante la fusione della ghisa dai minerali di ferro (altoforno, focolare aperto, ferromanganese). La resa in scoria è molto elevata e varia da 0,4 a 0,65 tonnellate per 1 tonnellata di ghisa. Contengono fino a 30 diversi elementi chimici, principalmente sotto forma di ossidi. Ossidi principali: SiO 2, Al 2 O 3, CaO, MgO. In quantità minori sono presenti FeO, MnO, P 2 O 5, TiO 2, V 2 O 5, ecc .. La composizione delle scorie dipende dalla composizione del coke e della roccia di scarto e determina le caratteristiche dell'uso delle scorie .

Il 75% della quantità totale di scorie d'altoforno viene utilizzato nella produzione di materiali da costruzione. Il principale consumatore è l’industria del cemento. Ogni anno vengono consumate milioni di tonnellate di scorie d'altoforno granulate. La granulazione comporta un rapido raffreddamento delle scorie fuse, a seguito delle quali le scorie acquisiscono una struttura vetrosa e, di conseguenza, un'elevata attività.

Le scorie della produzione dell'acciaio (focolare aperto) vengono utilizzate in misura minore. Le difficoltà nel loro utilizzo sono associate all'eterogeneità e alla variabilità della composizione chimica.

Scorie metallurgiche non ferrose composizione estremamente diversificata. La direzione più promettente per il loro utilizzo è la lavorazione complessa: estrazione preliminare di metalli non ferrosi e rari dalle scorie; secrezione di ferro; utilizzo di residui di scorie di silicato per la produzione di materiali da costruzione.

Quando si ricevono prodotti colorati si formano fanghi. Ad esempio, un sottoprodotto della produzione dell’alluminio sono i fanghi di bauxite, un materiale sfuso sfuso di colore rosso. Quando si produce allumina da materie prime nefeliniche, si formano fanghi di nefelina. Se l'allumina viene prodotta da argille ad alto contenuto di alluminato, come sottoprodotto si formano fanghi di caolino, ecc. Tutti questi fanghi vengono utilizzati principalmente nella produzione di cemento.

(TPP) – residuo minerale della combustione di combustibile solido. Una centrale termoelettrica di media potenza scarica ogni anno fino a 1 milione di tonnellate di ceneri e scorie in discariche e le centrali termoelettriche bruciano combustibile policenere - fino a 5 milioni di tonnellate. La composizione chimica delle ceneri e delle scorie di combustibile è costituita da SiO 2, AI 2 O 3, CaO, MgO, ecc. e contengono anche carburante incombusto. Le ceneri e le scorie di combustibile vengono utilizzate solo per il 3-4% della loro produzione annua.

Le ceneri e le scorie delle centrali termoelettriche possono essere utilizzate nella produzione di quasi tutti i materiali e prodotti da costruzione. Ad esempio, l'introduzione di 100–200 kg di cenere attiva (cenere volante) per 1 m 3 di calcestruzzo consente di risparmiare fino a 100 kg di cemento. La sabbia di scorie è adatta per sostituire la sabbia naturale e la pietra frantumata di scorie è adatta come aggregato grossolano.

Rifiuti minerari. Sovraccaricare– rifiuti minerari, rifiuti derivanti dall’estrazione di vari minerali. Una quantità particolarmente elevata di questi rifiuti viene generata durante l’estrazione a cielo aperto. Secondo stime approssimative, ogni anno nel Paese vengono prodotti oltre 3 miliardi di tonnellate di rifiuti, che rappresentano una fonte inesauribile di materie prime per l'industria dei materiali da costruzione. Tuttavia, attualmente vengono utilizzati solo al 6-7%. Vengono utilizzate rocce di copertura e di scarto a seconda della loro composizione (carbonatica, argillosa, marnosa, sabbiosa, ecc.).

Il sovraccarico non è l’unico rifiuto dell’industria mineraria. Una grande quantità di roccia di scarto sale sulla superficie della terra e viene inviata alle discariche. Gli impianti di estrazione e lavorazione scaricano in discariche grandi quantità di residui di flottazione, che si formano soprattutto durante la lavorazione dei minerali metallici non ferrosi. I rifiuti derivanti dall'estrazione e dalla preparazione del carbone vengono generati negli stabilimenti di preparazione del carbone. I rifiuti dell'estrazione del carbone sono caratterizzati da una composizione costante, che li distingue favorevolmente da altri tipi di rifiuti minerali.

Le rocce e i rifiuti associati derivanti dalla lavorazione industriale dei minerali minerali differiscono per genesi, composizione minerale, struttura e consistenza da quelli tradizionalmente utilizzati nella produzione di materiali da costruzione. Ciò è spiegato dalla significativa differenza di profondità delle cave per l'estrazione di materie prime per l'edilizia (20–50 m) rispetto al moderno sviluppo dei giacimenti minerari (350–500 m).

Scarti di gesso dell'industria chimica– prodotti contenenti solfato di calcio in una forma o nell'altra. La ricerca scientifica ha dimostrato la piena sostituibilità delle tradizionali materie prime del gesso con gli scarti dell'industria chimica.

Fosfogesso– scarti della produzione di fertilizzanti fosfatici da apatiti e fosforiti. È CaSO 4 × 2H 2 O con miscele di apatite (o fosforite) non decomposta e acido fosforico non lavato.

Fluorogesso(fluoruro acido) è un sottoprodotto nella produzione di acido fluoridrico, fluoruro di idrogeno anidro e sali di fluoruro. Nella composizione è CaSO 4 con aggiunte della fluorite originale non decomposta.

Titanogesso– rifiuti derivanti dalla decomposizione con acido solforico di minerali contenenti titanio. Borogypso– scarti della produzione di acido borico. Sulfogesso ottenuto catturando l'anidride solforica dai fumi delle centrali termoelettriche.

Scorie elettrotermofosforiche– rifiuti derivanti dalla produzione di acido fosforico prodotto con il metodo elettrotermico. Contengono il 95-98% di vetro in forma granulare. I principali ossidi inclusi nella loro composizione sono SiO 2 e CaO. Sono materie prime preziose nella produzione di leganti.

Lavorazione del legno e rifiuti chimici forestali. Attualmente, nel nostro Paese, solo 1/6 dei rifiuti di legno viene utilizzato nell'industria della pasta e della carta e nell'industria dei materiali da costruzione. Corteccia, ceppi, cime, rami, ramoscelli e scarti di lavorazione del legno - trucioli, trucioli, segatura - non vengono praticamente utilizzati.

Rifiuti dell'industria della pasta di legno e della carta– fanghi di depurazione e altri fanghi industriali. Falco pescatore– un prodotto derivante dal trattamento meccanico delle acque reflue. Si tratta di impurità grossolane, costituite principalmente da fibre di cellulosa e particelle di caolino. Fanghi attivi– un prodotto del trattamento biologico delle acque reflue, presente sotto forma di colloidi e molecole.

Rifiuti dell'industria dei materiali da costruzione. Nella produzione del clinker di cemento, fino al 30% del volume del prodotto cotto viene trasportato con i fumi dei forni sotto forma di polveri. Questa polvere potrebbe

Tabella 2.1. Rifiuti industriali utilizzati nella produzione di materiali da costruzione

Sciupare	Applicazioni e materiali
Scorie della metallurgia ferrosa: altoforno, focolare aperto, ferromanganese	Cemento Portland (produzione di clinker), cemento Portland con additivi minerali, cemento di scorie Portland, leganti misti non cementati, riempitivi di calcestruzzo, lana di scorie, scorie di vetro, ecc.
Rifiuti della metallurgia non ferrosa: scorie (forni di fusione del rame, produzione di nichel, fusione di miniere di piombo, ecc.), fanghi (bauxite, nefelina, caolino)	Leganti autoclavabili, sabbia e pietrisco, cemento Portland (produzione di clinker), cemento nefelinico, materiali per il rafforzamento del terreno, materiali refrattari, materiali per isolamento termico, ecc.
Ceneri e scorie delle centrali termoelettriche	Leganti, ghiaia porosa, calcestruzzo aerato, prodotti ai silicati, additivi per ceramica, ecc.
Sovraccarico: materiale di copertura e rocce di scarto, sterili, ecc.	Cemento Portland (produzione di clinker), calce soffiata, lana minerale, vetro, pigmenti, mattoni in ceramica, mattoni in arenaria calcarea, aggregati cementizi, ecc.
Rifiuti dell'estrazione e della lavorazione del carbone: cokerie, impianti di preparazione del carbone, rocce minerarie incombuste	Aggregato poroso per calcestruzzo, mattoni ceramici, materiali per costruzioni stradali
Rifiuti di gesso dell'industria chimica: fosfogesso, fluorogesso, titanogesso, borogesso, solfogesso	Sostituzione delle tradizionali materie prime a base di gesso
Rifiuti chimici del legno e del bosco: corteccia, ceppi, cime, rami, ramoscelli, lastre, trucioli, trucioli, segatura, lignina, falco pescatore, ecc.	Arbolite, pannelli di fibra, pannelli di fibra, pannelli truciolari, pannelli di legno, segatura di cemento, xilolite, prodotti laminati, parquet a pannelli, scandole, plastica di legno lignocarboidrata, corolit, blocchi di nodi, lastre di corteccia solida, additivi calcinabili, additivi plastificanti, materiali di finitura, cartone per tetti e così via.
Rifiuti dell'industria dei materiali da costruzione: polvere di cemento, polvere di pietra, briciole, mattoni rotti, calcestruzzo difettoso e vecchio	Cemento Portland, aggregati cementizi, cariche minerali, additivi, leganti misti, ecc.
Ceneri di pirite	Cemento Portland (additivo correttivo)
Scorie elettrotermofosforiche	Cemento Portland (componente della miscela grezza), ShPC, ShPC resistente ai solfati, pietrisco colato, pomice di scorie, ceramica per pareti (componente di carica)
Altri rifiuti e risorse secondarie: vetri rotti e scarti di vetro, carta straccia, stracci, pneumatici usati, ecc.	Vetro, riempitivo per asfalto, additivo nella produzione di ceramica per pareti, riempitivo poroso per calcestruzzo, cartone per coperture, isolanti, fogli isolanti, ecc.

tornare alla produzione e essere utilizzati anche nella produzione di leganti.

Mattoni rotti, cemento vecchio e difettoso vengono utilizzati come pietrisco artificiale. I rottami di calcestruzzo sono un prodotto di scarto delle aziende di prefabbricazione e demolizione. Enormi volumi di ricostruzione del patrimonio abitativo, delle imprese industriali, dei trasporti, delle strade, ecc. rappresentano un importante problema scientifico e tecnico per il trattamento del calcestruzzo di scarto e del cemento armato. Sono state sviluppate varie tecnologie per la distruzione delle strutture edilizie, nonché attrezzature speciali per la lavorazione di calcestruzzo scadente e cemento armato.

Altri rifiuti e risorse secondarie– rifiuti e vetri rotti, carta da macero, residui di gomma, rifiuti e sottoprodotti della produzione di materiali polimerici, sottoprodotti dell'industria petrolchimica, ecc.

Le tipologie più importanti di materiali da costruzione ottenuti dai suddetti scarti industriali sono riportate in Tabella. 1.

Domande di controllo

1. Minerali che formano rocce profonde di rocce ignee e loro proprietà fisiche

2. Minerali costituenti le rocce sedimentarie (gruppo della silice) e loro proprietà

3. Minerali costituenti le rocce sedimentarie (gruppo argilloso) e loro proprietà

4. Tipi di rocce metamorfiche e loro proprietà

5. Le industrie sono fonte di grandi quantità di rifiuti.

6. Scorie della metallurgia ferrosa e settori della loro applicazione.

7. Prodotti di scarto della metallurgia non ferrosa e loro ambiti di applicazione.

8. Rifiuti dell'industria mineraria e loro ambiti di applicazione.

9. Rifiuti di gesso dell'industria chimica.

10. Rifiuti del settore edile e loro ambiti di applicazione.