Сырьевая база отрасли
Минерально-сырьевая база строительных горных пород центральной зоны Дальневосточного региона
Г.В. СЕКИСОВ, д-р техн. наук, Е.В. НИГАЙ, канд. геол.-минер. наук,
В.И. МАЛЫГИН, Институт горного дела Дальневосточного отделения РАН; Н.М. ИЩУК, нач. управления недропользования Министерства природных ресурсов Правительства Хабаровского края (Хабаровск)
Стабилизация политической обстановки и происходящее социально-экономическое развитие страны создали определенные условия для развития ее регионов, прежде всего в реализации приоритетных государственных программ, включая развитие индустриального, жилищного, дорожного и других типов строительства.
Особое значение выполнение данной программы имеет для Дальневосточного региона, поскольку его стратегическая роль для страны неуклонно возрастает. Вместе с тем немногочисленное население региона за последние 15 лет сократилось на 20%, главным образом вследствие оттока людей в западные районы России. Одной из основных причин этого до недавнего времени являлся дефицит благоустроенного жилья, строительство которого в 90-х годах прошлого века резко сократилось. Однако в настоящее время в регионе, особенно в его центральной (Приамурье) и южной (Приморье) частях, строительство, и не только жилья, получает интенсивное развитие. В связи с этим растет спрос на строительные материалы.
Основные строительные горные породы Хабаровского края и их запасы
Геологические недра Дальнего Востока России содержат разнообразные строительные горные породы: строительные, облицовочные и полудрагоценные камни; глины, пески, песчано-гравийные смеси; карбонатные и кремнисто-карбонатные породы для производства вяжущего; активные минеральные добавки; глинистые сланцы и разнообразные породы вулканического и магматического происхождения — туфы, базальты, перлиты и обсидианы; граниты, гранодиориты, габбро и т. д.
На территории региона выявлено, по данным 80-х годов XX в., свыше 1400 месторождений и проявлений различных строительных горных пород. В Хабаровском крае их более 560 (табл. 1).
Таблица 1
Строительные горные породы |
Количество месторождений |
Утвержденные балансовые запасы, тыс. т |
Легкоплавкие глины и суглинки для изготовления кирпича |
54 |
75800 |
Легкоплавкие глины для производства керамзита |
20 |
89850 |
Тугоплавкие глины |
31 |
51834 |
Пески строительные и для силикатных изделий |
62 |
11900 |
Песчано-гравийные смеси |
138 |
260672 |
Строительный камень |
31 |
458778 |
Облицовочный камень |
14 |
16750 |
Карбонатное сырье |
11 |
115028 |
Цементное сырье и активные добавки для него |
23 |
297222 |
Сырье для минеральных красок |
15 |
209,7 |
Сырье для теплоизоляционных материалов |
5 |
8044 |
Перлит и легкие заполнители бетонов |
9 |
7872 |
Слабое финансирование геолого-разведочных работ в последнее десятилетие не привело к увеличению запасов природных строительных материалов, поэтому минерально-сырьевую базу отрасли в регионе в настоящее время составляют месторождения, разведанные 20—30 лет назад. В незначительных объемах осуществляется доразведка эксплуатируемых месторождений строительного камня и сырья для производства кирпича, цемента, керамзита.
Развивающаяся быстрыми темпами строительная индустрия требует значительного прироста запасов строительных горных пород. Особенно остро ощущается нехватка формовочных и стекольных песков, песчано-гравийных смесей, сырья для производства кирпича, керамзита, теплоизоляционных материалов, легких заполнителей бетона, минеральных красок, гипса, огнеупорных и бентонитовых глин.
В локально-конкретном аспекте минеральносырьевая база региона выглядит вполне благоприятной, о чем свидетельствуют данные табл. 2 (по состоянию на 01.01.2004 г.) по самому характерному субрегиону Дальнего Востока — Хабаровскому краю, занимающему территорию почти 825 тыс. км2.
Государственным балансом запасов по данному краю учтено лишь 148 месторождений общераспространенных и нерудных полезных ископаемых, большая часть которых может разрабатываться. Хотя вблизи большинства крупных городов и населенных пунктов центральных и южных регионов края имеются относительно крупные месторождения.
На территории Еврейской автономной области, расположенной практически в центральной части Приамурья, выявлен и разведан ряд месторождений ценных строительных горных пород: бруситы (запасы около 28 млн т), доломиты (запасы 22,2 млн т) и магнезиты (запасы около 30 млн т), высококачественного огнеупорного сырья и флюсов для металлургического производства; огнеупорных, тугоплавких, кирпичных и керамзитовых глин; карбонатного сырья и глин для производства цемента и некоторых других полезных ископаемых.
Месторождения строительных горных пород (МСГП) Хабаровского края
Таблица 2
Категории месторождений |
Количество месторождений |
Категории и количество запасов, тыс. м2 и тыс. т |
Состояние освоения месторождений |
||
Группа |
Класс |
Тип |
|||
I—I. МСГП для производства грубой керамики, тыс. м3 | А. Месторождения глин (МГл) | I. МГл для производства кирпича |
19 |
А+В+С1 — 55890 С2 — 5043 | Разработка — 8, консервация -11 |
II. То же, для кирпича и дренажных труб |
1 |
А+В+С1 — 7309 | Консервация | ||
Б. Месторождения суглинков (МСг) | I. МСг для производства кирпича |
1 |
В+С1 — 2827 | Резерв, консервация | |
II. То же, для кирпича и черепицы |
1 |
А+В+С1 — 1253 | Резерв | ||
III. То же, для гидротехнических сооружений |
1 |
А+В+С1 — 751 | Разработка | ||
IV. То же, для кирпича и золоотвалов |
1 |
В+С1 — 4596, С2 — 869 | Разработка | ||
В. Месторождения суглинков и глин (МСгГл) | I. МСгГл для производства кирпича и керамических камней |
1 |
А+В+С1 — 55890 | Резерв | |
II-II. МСГП для производства керамзитов | А. Месторождения глин (МГл) | I. МГл для производства керамзита М450 |
1 |
А+В+С1 — 3946 | Резерв |
II. То же, М500 |
1 |
А+В+С1 — 2833 С2— 1700 | Резерв | ||
III. То же, М700 |
— |
— | — | ||
IV. То же, М350 |
1 |
А+В+С1 — 4155 | Консервация | ||
V. То же, для керамзита М450 и кирпича |
1 |
А+В+С1 — 2009 | Резерв | ||
VI. То же, для керамзита М350-М550 |
1 |
А+В+С1 — 1216 С2— 410 | Подготовка к освоению | ||
VII. То же, для керамзита М350 и кирпича |
1 |
В — 861 | Консервация | ||
VIII. То же, для керамзита М550 и кирпича |
1 |
А+В+С1 — 10029 | Консервация | ||
Б. Месторождения суглинков (МСг) | I. МСг для производства керамзита М500 |
1 |
С2 — 57731 | Разработка | |
II. То же, для керамзита М700 |
1 |
А+В+С1 — 1982 | Резерв | ||
III. То же, для керамзита М450-М550 |
1 |
А+В+С1 — 3739 С2— 1047 | Резерв | ||
IV. То же, для кирпича и керамзитовых блоков |
1 |
А+В+С1 — 4354 С2 — 2708 | — | ||
V. То же, для керамзита М400 и кирпича |
— |
— | Консервация | ||
III-III. Месторождения песчаногравийных смесей, тыс. м3 | А. Песчаногравийных материалов |
— |
27 |
А+В+С1 — 10671 В+С1 — 25510 В — 1104 С2 — 2708 | Разработка — 9 Резерв -11 Консервация — 7 Резерв |
Б. Валунно-гравийного сырья |
— |
2 |
В+С1 — 2816 С1 — 14166 | Разработка
Консервация |
|
В. Валунно-песчаногравийного сырья |
— |
1 |
В+С1 — 901 | Резерв | |
Г. Песка с гравием (8,2%) |
— |
1 |
С1 — 4523 | Разработка | |
IV—IV. Месторождения строительных песков, тыс. м3 |
— |
— |
15 |
С1 — 139862 С, — 7651 А+В+С1 — 1655 | Разработка — 5 Резерв -4 Консервация — 6 |
V-V. Месторождения известняка для обжига на известь | I. Месторождения известняка для извести |
6 |
А+В+С1 — 2992 В+С1 — 16591 С1 — 707 С21 — 538 | Разработка
Резерв |
|
II. То же для известняковой муки и флюса |
1 |
А+В+С1 — 10659 В+С1 — 8895 С1 — 2931 С,- 5111 | Разработка
Резерв |
||
III. То же для биоподкормки |
1 |
В+С1 — 901 | Резерв | ||
VI—VI. Месторождения туфов вулканических, тыс. т |
1 |
В+С1 — 3530 | Разработка | ||
1 |
А+В+С1 — 588 | Резерв | |||
VII-VII. Месторождения строительного камня |
— |
I. Базальты |
5 |
А+В+С — 5733 С1 — 580 | Разработка — 9 Резерв — 3 Консервация — 1 |
III. Граниты |
1 |
А+В+С — 47649 С1 — 708 | Резерв | ||
III. Гранодиориты |
11 |
А+В+С — 159353 В+С1 — 4673 С1 — 10993 | Разработка — 3 Резерв — 5 Консервация — 3 | ||
IV. Дациты |
1 |
В+С1 — 4724 С2 — 2080 | Резерв | ||
V. Долериты |
1 |
С1 — 1361 О,- 2450 | Подготовка к освоению | ||
VI. Андезиты |
1 |
Разработка | |||
VII. Габбро-диориты |
2 |
А+В+С — 146993 | Разработка
Консервация |
||
VIII. Песчаники |
3 |
А+В+О — 15049 В+С1 — 433 С1 — 14346 | Консервация Резерв — 2 | ||
IX. Андезито-базальты |
1 |
А+В+О — 4994 С2 — 2547 | Консервация | ||
X. Кремнистые и глинистые сланцы |
2 |
С2— 1593 | Разработка |
Рис. 1. Динамика объемов добычи ряда типов строительных горных пород в Хабаровском крае: 1 — бруситы; 2 — цементное сырье; 3 — доломиты и известняки
На Дальнем Востоке России имеются перспективы большого прироста запасов различных строительных горных пород, которые могут быть выявлены как при доразведке ранее установленных, так и при разведке на новых минеральных площадях.
Большинство разведанных месторождений региона в связи с несколько затянувшимся кризисом горной промышленности не разрабатывается, а на отдельных действующих предприятиях добыча снизилась (рис. 1, 2). Вместе с тем строительная индустрия, в частности южных и центральных районов Хабаровского края (после реконструкции), в состоянии восстановить былой имидж и обеспечить потребности строительных организаций продукцией и материалами.
Рис. 2. Динамика объемов добычи основных типов строительных горных пород в Еврейской автономной области: 1 — керамзитовое сырье; 2 — строительные пески; 3 — известняки для обжига на известь; 4 —сырье для грубой керамики; 5 — строительные камни; 6 — песчаногравийные материалы
Приведенные объемы добычи песка, песчаногравийных материалов, строительного камня и керамзитового сырья занижены, поскольку с 1995 г. существует практика безлицензионной разработки участков недр общераспространенных полезных ископаемых предприятиями с годовой добычей до 20 тыс. м3 сырья; в Дальгеолфонде эти мелкие предприятия не регистрируются, а объемы добытого сырья не учитываются.
В центральных и южных районах региона и особенно в зоне влияния БАМ, т. е. в районах с развитой транспортной инфраструктурой, созданная надежная сырьевая база строительной индустрии позволяет успешно осуществлять ее промышленное освоение.
Минерально-сырьевая база строительных полезных ископаемых Московской области
А.С. КАЧАН, А.Е. АВДЕЕВ, В.М. ЖМАКИН, Министерство экологии и природопользования Правительства Московской области
В последние годы быстрыми темпами развиваются отрасли строительного комплекса г. Москвы и Московской области, в том числе связанные с добычей и переработкой нерудных полезных ископаемых.
Однако ряд факторов препятствует развитию минерально-сырьевой базы Московской области. Среди них наиболее значимыми являются:
- размещение большей части месторождений в наиболее урбанизированном ближнем Подмосковье,
- высокие цены на земли и сокращение площадей, свободных от застройки и коммуникаций,
- уменьшение объемов финансирования геологоразведочных работ.
Настоящий доклад посвящен анализу состояния общераспространенных полезных ископаемых, используемых для строительного комплекса Московской области и г. Москвы.
В соответствии с «Перечнем общераспространенных полезных ископаемых по Московской области», утвержденным совместным постановлением Роскомнедр и Госгортехнадзора России № 20/46 от 15.09.1995 г., в Московской области к общераспространенным полезным ископаемым, используемым в строительной промышленности, относятся:
- суглинки и глины легкоплавкие для производства керамического кирпича и керамзита;
- строительные пески и песчано-гравийные материалы;
- карбонатные породы (известняки и доломиты) для производства извести, облицовочного камня, строительного щебня и бутового камня.
Сведения о количестве на территории области месторождений по видам сырья и их запасах приведены в табл. 1.
Из таблицы исключены сведения по месторождениям, которые не могут быть вовлечены в разработку преимущественно из-за невыделения земли для этих целей.
Действующие предприятия в основном обеспечены разведанными запасами на ближайшие 15—20 лет при условии выделения земель, сохранения существующего уровня добычи и предотвращения застройки площади месторождений. По видам общераспространенных полезных ископаемых минерально-сырьевая база выглядит следующим образом.
Керамзитовое сырье. На территории области к сырью для производства керамзита отнесены глинистые породы верхнеальбских «парамоновских» отложений нижнего мела, стешевского горизонта нижнего карбона и верейского горизонта среднего карбона, покровные водно-ледниковые отложения четвертичного возраста, реже — юрские глины. Государственным балансом полезных ископаемых учтено 8 месторождений керамзитового сырья с общими запасами 47 млн м3 категорий A+B+Q и 10,8 млн м3 категории С2.
В настоящее время разрабатывается одно Калиново-Дашковское месторождение в Серпуховском районе с остатком запасов глин порядка 5,4 млн м3. Еще 7 месторождений керамзитовых глин и суглинков находятся в резерве. На территории области в разные годы выявлено около 40 поисковых площадей, перспективных на керамзитовое сырье, большинство из которых находится в центральной и южной частях области. Московская область недостатка в сырье для производства керамзита не испытывает.
Кирпично-черепичное сырье. В качестве сырья для производства кирпича и черепицы используются «покровные» суглинки средне-позднечетвертичного возраста и глины гжельского яруса верхнего карбона. Балансом учтено 104 месторождения кирпично-черепичного сырья, их общие запасы составляют 232,4 млн м3 по категориям A+B+C и 4,2 млн м3 по категории С2.
Структура запасов общераспространенных полезных ископаемых Московской области
Таблица 1
Виды минерального сырья (по направлениям использования) |
Количество месторождений, учтенных государственным балансом |
Запасы, млн м3, по категориям |
||
всего |
в том числе разрабатываемых |
А+В+С1 |
С2 |
|
Природные облицовочные камни (известняк) |
1 |
— |
5,1 |
— |
Глины легкоплавкие для производства кирпича и черепицы |
104 |
21 |
232,4 |
4,2 |
Глины керамзитовые |
8 |
1 |
46,9 |
10,8 |
Строительные камни |
15 |
5 |
73,3 |
2,9 |
Карбонатные породы для производства извести, муки известняковой и т. д. |
10 |
2 |
70,8 |
2,3 |
Пески строительные |
106 |
52 |
198,7 |
14,9 |
Гравийно-песчаный материал |
57 |
29 |
642,9 |
54 |
Характеристика месторождений керамзитового сырья
Таблица 2
Наименование месторождения |
Район |
Средняя мощность, м |
Запасы, млн м3 |
Степень освоения, недропользователь |
||
полезной толщи |
вскрышных пород |
A+B+C1 |
С2 |
|||
Калиново-Дашковское |
Серпуховской |
3,6 |
1,6 |
5,4 |
— |
Разработка, ЗАО «Керамзит» |
Спас-Каменское |
Дмитровский |
14,5 |
15,2 |
1,9 |
7,8 |
Госрезерв |
Бирловское |
Дмитровский |
4,8 |
0,9 |
3,3 |
— |
Госрезерв |
Дединовское |
Луховицкий |
5 |
0,2 |
6,3 |
— |
Госрезерв |
Ново-Кунаковское |
Луховицкий |
5,5 |
4,8 |
3,3 |
3 |
Госрезерв |
Успенское |
Ногинский |
7,1–7,6 |
0,2-9,5 |
8,2 |
— |
Госрезерв |
Ельдигинское |
Пушкинский |
23,4 |
11,1 |
22 |
— |
Госрезерв |
Пущинское |
Серпуховской |
5,4 |
4,6 |
4,7 |
— |
Госрезерв |
Крупные разрабатываемые месторождения кирпично-черепичного сырья
Таблица 3
Месторождение | Район | Запасы, млн м3 | Разрабатывающее предприятие |
Новоиерусалимское (Ефимоновский участок) | Истринский | 4,5 | ОАО «Ново-Иерусалимский кирпичный завод» |
Ожерельевское-II | Каширский | 13,3 | ООО «Каширский кирпичный завод» |
Горковское | Луховицкий | 8,1 | ЗАО «Горковский кирпичный завод» |
Гжельское | Раменский | 6,2 | ОАО «Гжельский кирпичный завод» |
Михневское | Ступинский | 8,5 | ООО «Михневская керамика» |
Сходненское (Подрезковский участок) | Химкинский | 5,2 | ОАО «Экспериментальный керамический завод» |
В разработку вовлечено 21 месторождение с балансовыми запасами сырья более 78 млн м3 по категориям A+B+Cj. Суммарная добыча легкоплавких глин и суглинков составляет около 1,7 млн м3 в год. Сведения о наиболее крупных разрабатываемых месторождениях данного вида сырья приведены в табл. 3.
Балансом также учтены запасы супесей и песков-отощителей в количестве 4630 тыс. м3 по категориям А+В+Cj. В целом Московская область обеспечена собственными запасами кирпично-черепичного сырья, но значительные размеры площадей, вовлекаемых в разработку при освоении месторождений кирпичного сырья, делают эту разработку проблематичной.
Гравийно-песчаный материал (ГПМ) и пески строительные. Большинство месторождений строительных песков приурочено к современным аллювиальным и ледниковым отложениям, меньшая их часть — к аллювию палеодолин рек Клязьмы, Москвы, Пахры, Оки и их притоков. Реже месторождения песков встречаются в неогеновых, меловых и юрских отложениях. Месторождения ГПМ приурочены в основном к ледниковым (моренным) образованиям.
Наиболее обеспеченными песчано-гравийным сырьем (более 40 млн м3) являются северные и западные районы Московской области (Волоколамский, Дмитровский, Истринский, Можайский, Мытищинский, Рузский и Сергиево-Посадский). Причем около 50% всего объема разведанных запасов ГПМ приходится на долю Рузского района.
Запасы строительных песков (более 15 млн м3) имеют Балашихинский, Воскресенский, Каширский, Луховицкий, Люберецкий, Одинцовский, Орехово-Зуевский и Раменский районы. Недостаточно обеспечены строительными песками и ГПМ Домодедовский, Егорьевский, Клинский, Павлово-Посадский, Талдомский, Химкинский и Чеховский районы.
Разведанный фонд строительных песков и ГПМ представлен в основном мелкими по размерам месторождениями. На долю месторождений с запасами до 10 млн м3 приходится 86% строительных песков и 75% песчано-гравийного материала. Количество крупных объектов с запасами до 15 млн м3 среди месторождений строительных песков составляет 11%, среди месторождений ГПМ — 17%.
В настоящее время на территории Московской области разрабатывается 29 месторождений ГПМ с балансовыми запасами 568 млн м3 и 52 месторождения строительных песков с суммарными запасами 102 млн м3. Годовая добыча составляет около 10 млн м3 ГПМ и 7,5 млн м3 песков. На долю 10 самых крупных горнодобывающих предприятий приходится 97% всего объема добытого ГПМ и 70% песков. Почти 30% строительных песков и ГПМ добывается на мелких карьерах с годовой производительностью 20—50 тыс. м3.
Несмотря на достаточную в целом обеспеченность Московской области разведанными запасами строительных песков и ГПМ, 10—15% горнодобывающих предприятий в ближайшие годы отработают находящиеся на их балансе запасы. В государственном резерве числится 59 месторождений песков и ГПМ, в том числе строительных песков 29, песчано-гравийного материала 30, однако большинство из них не имеют перспектив промышленного освоения.
Характеристика месторождений строительных камней
Таблица 4
Название месторождения |
Район |
Мощность, м |
Запасы, млн м3 |
Степень промышленного освоения, недропользователь |
|
полезной толщи |
внешней вскрыши |
||||
Никитское |
Домодедовский |
9,9 |
5,2 |
0,2 |
Разработка, ЗАО «Артем» |
Акатьевское |
Коломенский |
9,8 |
13,1 |
10,3 |
Разработка, ПСК «Коломенский щебеночный карьер» |
Пирочинское |
Коломенский |
4,5-6,4 |
5,2 |
6,3 |
Разработка, ПСК ОАО «Щуровский комбинат» |
Горское |
Озерский |
13,2 |
5 |
2,6 |
Разработка, ООО «Карьер-Неруд» |
Лишняговское |
Серебряно-прудский |
16,1 |
16,2 |
4,1 |
Разработка, ООО «Карьер Известняк» |
Мячковское |
Раменский |
16,9 |
4,1 |
0,1 |
Резерв |
Попова Гора |
Коломенский |
10,1 |
7 |
19,4 |
Резерв |
Марковское |
Озерский |
11,4 |
6,5 |
2,9 |
Резерв |
Пущинское |
Серпуховской |
9,1 |
10,8 |
7,8 |
Резерв |
Коробчеевское (участок Северный) |
Коломенский |
11,6 |
8,1 |
11,2 |
Резерв |
Городенковское |
Ступинский |
12,7 |
10,6 |
2,1 |
Резерв |
Курбатовское |
Серебряно-прудский |
11,3-14,4 |
9,1-9,5 |
3,2 |
Резерв |
Характеристика месторождений строительных карбонатных пород
Таблица 5
Название месторождения |
Район |
Мощность, м |
Запасы, млн м3 |
Степень промышленного освоения, недропользователь |
|
полезной толщи |
вскрыши |
||||
Щелковское |
Щелковский |
Отходы от переработки доломитов |
— |
8 |
Разработка, ОАО «Щелковское рудоуправление» |
Паньшинское |
Коломенский |
11,1 |
1,5-12,8 |
42,7 млн т |
Разработка, ОАО «Песковский КСМ» |
Аргуновское |
Зарайский |
24,3 |
5,7 и 4,3 — пустые прослои |
2,2 |
Резерв |
Дракинское |
Серпуховский |
12,2 |
4,1 |
2,1 |
Резерв |
Малинское |
Ступинский |
22,4 |
4,4 |
22,8 |
Резерв |
Новоселковское |
Зарайский |
8,2 |
3,6 и 1,3 — пустые прослои |
11,1 |
Резерв |
Ореховское |
Ступинский |
5 |
6,7 |
0,6 |
Резерв |
Песковское |
Коломенский |
5,3-12,5 |
1,4-7,5 |
0,3 |
Резерв |
Сонинское |
Рузский |
6,1 |
6,6 |
1,2 |
Резерв |
Троицко-Озерковское |
Коломенский |
7,9 |
4,4 и 1,7 — пустые прослои |
1,7 |
Резерв |
Московская область обладает развитой минеральносырьевой базой строительных песков и ГПМ. Однако территория части месторождений застроена или находится в санитарно-защитных и охранных зонах жилой и производственной застройки или не может быть вовлечена в эксплуатацию по причине невыделения земель. Необходимо провести ревизию всех резервных месторождений с целью установления возможности их вовлечения в эксплуатацию.
Карбонатные породы. Карбонатные породы в Московской области являются основным сырьем для производства строительного щебня, бутового камня, облицовочного камня и извести. Месторождения карбонатных пород генетически связаны с нижне- и среднекаменноугольными отложениями. Наибольшее их количество приурочено к отложениям каширского, подольского и мячковского горизонтов среднего карбона. Среди отложений нижнего карбона перспективными являются алексинский, михайловский, веневский, тарусский, стешевский и протвинский горизонты, которые залегают близко к поверхности лишь на крайнем юге области.
Структура массива действующих лицензий на недропользование
Таблица 6
Виды сырья |
Количество действующих лицензий |
|||
Всего |
в том числе на |
|||
поисково-оценочные работы |
разведку и добычу |
добычу |
||
Глинистое сырье для производства керамического кирпича |
24 |
3 |
9 |
12 |
Керамзитовое сырье |
1 |
— |
— |
1 |
Пески строительные |
52 |
— |
24 |
28 |
Песчано-гравийный материал |
37 |
1 |
11 |
25 |
Карбонатные породы |
6 |
— |
— |
6 |
Всего |
109 |
4 |
38 |
67 |
Строительные камни. Государственным балансом «Строительные камни» по Московской области учтено 15 месторождений с общими запасами 73,3 млн м3. Наиболее крупными месторождениями строительного камня являются Акатьевское (10,3 млн м3), Попова Гора (19,3 млн м3), Коробчеевское (11,2 млн м3) и Пущинское (7,8 млн м3). В настоящее время в эксплуатацию вовлечено 5 месторождений с суммарными запасами 24,5 млн м3 (табл. 4). Объем добычи в 2003 г. составил 0,2 млн м3.
На Государственном балансе в резерве числится 7 месторождений строительного камня с общими запасами 49,8 млн м3. Перспективы выявления в пределах Московской области новых крупных месторождений карбонатных пород незначительны. Наиболее перспективны площади в южной и юго-восточной частях области.
Карбонатные породы для производства извести. По Московской области учтено 10 месторождений карбонатных пород для производства строительной извести с общими запасами 50 млн м3 по категориям А+В+Q и 2,3 млн м3 по категории C2 (табл. 5).
Природные облицовочные камни. На территории Московской области балансом запасов «Природные облицовочные камни» учтено Коробчеевское месторождение строительных камней, расположенное в Коломенском районе.
Запасы облицовочного камня утверждены по категориям A+B+Q в количестве 5,1 млн м3. Месторождение эксплуатировалось до 1966 г. В настоящее время карьер законсервирован, часть площади месторождения застроена.
Основным инструментом регулирования использования минерально-сырьевой базы является лицензирование. В настоящее время в Московской области действует 120 лицензий на геологическое изучение и добычу общераспространенных полезных ископаемых, в том числе 109 на строительное сырье. Лицензии на недропользование имеют 90 предприятий строительной индустрии, из них 15 имеют лицензии на 2 и более месторождений.
Распределение действующих лицензий по видам сырья и видам работ приведено в табл. 6.
Как видно из таблицы, основные усилия добывающих предприятий направлены на добычу или разведку ранее выявленных месторождений. Количество лицензий на поиски новых месторождений незначительно.
Анализ имеющихся материалов показывает, что разрабатываются пока в основном месторождения ближнего Подмосковья, поскольку близость потребителей обеспечивает конкурентоспособность за счет снижения затрат по доставке.
Значительное повышение цен на землю в ближнем Подмосковье ведет к прекращению разработки полезных ископаемых.
Для сохранения обеспеченности предприятий стройиндустрии запасами минерального сырья необходимо ежегодно выполнять геолого-разведочные работы в дальнем Подмосковье за счет бюджетных средств на 10—15 млн р и за счет средств предприятий — на 15—20 млн р.
Требования к заполнителям будущего
Н.К. РОЗЕНТАЛЬ, д-р техн. наук, В.Ф. СТЕПАНОВА, д-р техн. наук, Г.В. ЛЮБАРСКАЯ, НИИЖБ (Москва)
Заполнители занимают 80% объема бетона, и их влияние на физико-технические свойства бетона огромно. Опыт последних лет показал необходимость обратить особое внимание и разработать новый подход к оценке качества заполнителей по показателю содержания растворимого в щелочах диоксида кремния.
Согласно современным представлениям в бетоне без внешнего воздействия агрессивных сред могут развиваться процессы внутренней щелочной коррозии вследствие взаимодействия щелочей цемента и химических добавок с заполнителями, содержащими растворимый в щелочах диоксид кремния и доломит.
Сложность проблемы щелочной коррозии определяется многообразием форм, в которых распространен реакционноспособный кремнезем, различием фаз цементного клинкера, в которых представлены щелочи, медленностью процесса и невозможностью влиять на его ход в период эксплуатации строительных конструкций.
В нашей стране около половины месторождений горных пород содержат включения растворимого в щелочах диоксида кремния. С увеличением объема строительства все активнее используются известняки, доломитизированные известняки и доломиты, ранее применявшиеся ограниченно.
Диоксид кремния в аморфной или скрытокристаллической форме присутствует в породах и минералах: халцедоне, опале, тридимите, кристобалите, некристаллизованном вулканическом стекле, а также в цеолитах, аргиллитовых и гидрослюдистых минералах.
Первоначально щелочи в цементе присутствуют в СзS в виде KC23S12 и NC23S12 и их твердых растворах, в C3A и C4AF в виде KC8A3 и NC8A3 и их твердых растворах и как сульфаты калия и натрия. Основным положением во всех гипотезах щелочной коррозии бетона считается то, что вследствие взаимодействия щелочей цемента с потенциально реакционноспособным кремнеземом на поверхности заполнителя образуется гель силикатов калия и натрия, который в результате поглощения воды набухает, увеличиваясь в объеме, что приводит к развитию внутреннего давления. Присутствие кальция увеличивает вязкость геля и затрудняет его отток в поры и капилляры бетона, способствуя росту внутренних напряжений.
Известняки, доломитизированные известняки и доломиты наряду с растворимым в щелочах диоксидом кремния содержат карбонат магния. Поэтому их разрушение может протекать как по механизму растворения в щелочах диоксида кремния, так и вследствие взаимодействия карбоната магния со щелочами с образованием на поверхности заполнителя геля гидроксида магния, который со временем превращается в кристаллический брусит, и карбонатов щелочных металлов; последние взаимодействуют с гидроксидом кальция и вновь образует гидроксиды щелочных металлов.
В СНиП 2.03.11—85 «Защита строительных конструкций от коррозии» при использовании заполнителей, содержащих потенциально реакционноспособные породы, для снижения щелочной коррозии предусматривается применение цементов с содержанием щелочи не более 0,6% в расчете на Na2O (R2O). На заводы ЖБК и товарного бетона Москвы поступают цементы с 14—16 заводов. И только у трех заводов — Белгородского, Мальцовского и Липецкого содержание R2O не превышает 0,6%. При этом в большом объеме используются заполнители месторождений Орешкинское и Вяземское, в которых, по данным ВНИПИИ-стромсырье, содержится от 30 до 50% потенциально реакционноспособных пород — кремни, кварциты, песчаники.
По ГОСТ 8269.0—97 «Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний» применяются четыре метода испытаний заполнителей на содержание реакционноспособного диоксида кремния:
- методы, основанные на определении минералогопетрографического состава;
- методы химического определения растворимого в щелочах кремнезема;
- методы определения деформаций расширения образцов, изготовленных на потенциально реакционноспособных заполнителях (ускоренные и длительные).
Исследования НИИЖБ показали, что принятый в ГОСТ 26633—91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» критерий — содержание растворимого в щелочах диоксида кремния не более 50 ммоль/л не характеризует действительную реакционную способность заполнителей к щелочам в бетоне (метод химического определения растворимого в щелочах кремнезема). Так при содержании SiO2, растворимого менее 50 ммоль/л, сланец с содержанием SiO2 19,9 ммоль/л показал относительную величину деформации по методике ускоренных испытаний 0,145% (критерий по ГОСТ 8269.0 — 0,1%).
НИИЖБ исследовал щебень Лиственничного месторождения и охотский песок (Дальний Восток); одновременно эти материалы были направлены на испытания в Англию.
При содержании растворимого SiO2 в щебне Лиственничного месторождения — 20,5 ммоль/л и охотском песке — 46,7 ммоль/л в обоих исследовательских центрах было сделано заключение — заполнители реакционноспособные к щелочам цемента. По данным НИИЖБ, величина деформации у щебня Лиственничного месторождения 0,132%, охотского песка 0,192%.
В то же время яшмы Сахалина при содержании SiO2 растворимостью 1082 ммоль/л, оказались нереакционноспособные, величина деформации в ускоренных испытаниях составила 0,026%, в длительных 0,014%.
Щебень из гравия месторождений Орешкинское, Абрамово и Вяземское при содержании растворимого в щелочах SiO2 от 201,5 до 437,2 ммоль/л показал деформации образцов при ускоренных и длительных испытаниях ниже критических, что позволяет оценить заполнители как нереакционноспособные. Помимо химического состава и степени закристаллизованности кремнезема влияние на реакционную способность заполнителя оказывают структурные характеристики горных пород и минералов.
В работах РИЛЕМ и стандарте EN 12620 «Заполнители для тяжелого и мелкозернистого бетона» показатель — содержание SiO2, растворимого в щелочах, исключен. По нашему мнению, при переработке ГОСТ 8269.0 аналогичный показатель также следует исключить.
Окончательная оценка реакционной способности заполнителей делается по результатам длительных испытаний бетонных образцов с контролем деформаций.
Месторождение |
Содержание SiO2 растворимого, ммоль/л |
Массовая доля MgCO3, % |
Деформации образцов в ускоренных испытаниях по AAR-5, %* |
Деформации образцов в длительных испытаниях по п. 4.22.4 ГОСТ 8269.0, %** |
Данково |
0,85 |
35,91 |
0,03 |
0,019 |
Зубцовское |
28,36 |
42,44 |
0,046 |
0,04 |
*Критерий — деформации не более 0,1%. **Критерий — деформации не более 0,04%. |
Испытание доломитизированного известняка месторождений Данково и Зубцовское выполняли по ускоренной методике РИЛЕМ AAR-5 ввиду того, что в нашей стране отсутствуют стандартные методы испытания доломитизированных известняков и доломита. Длительные испытания выполняли по п. 4.22.4 ГОСТ 8269.0, так же как для заполнителя, содержащего реакционноспособный диоксид кремния. Результаты испытаний приведены в таблице.
По результатам ускоренных и длительных испытаний доломитизированный щебень месторождения Данково оценивается как нереакционноспособный со щелочами цемента. Щебень Зубцовского месторождения по результатам длительных испытаний является реакционноспособным.
Начиная с 1988 г. НИИЖБ испытал восемь партий щебня из гравия Вяземского карьера. При содержании SiO2, растворимого в щелочах, от 302 до 682 ммоль/л по результатам ускоренных испытаний среднее значение деформаций составило 0,068% (критерий 0,1%). Полученные результаты в сочетании с результатами длительных испытаний позволяют с высокой степенью надежности оценить щебень из гравия Вяземского карьера как нереакционноспособный со щелочами цемента, что подтверждается и опытом применения щебня из гравия Вяземского карьера в Москве.
Заключение о щебне из гравия месторождений Абрамово и Орешкинское сделано по результатам испытаний одной партии заполнителя. В связи с возможным изменением минералогического состава горной породы рекомендуется периодически выполнять указанные испытания щебня из гравия этих месторождений на партиях, отобранных в разное время.
Испытания двух партий доломитизированных известняков показали, что доломитизированные известняки могут быть реакционноспособны по отношению к щелочам цемента (Зубцовское местророждение). Необходима разработка стандартного метода испытаний доломитов и доломитизированных известняков. Потребность в этом может возникнуть в связи с исчерпанием запасов месторождений, с которых поставляют в настоящее время заполнители для бетона и при более широком использовании карбонатных заполнителей.
К сожалению, заполнители из многих разрабатываемых ныне месторождений не прошли полной проверки, предусмотренной ГОСТ 8269.0. В дальнейшем следует выполнить полный комплекс указанных испытаний.
В связи с вышеизложенным считаем необходимым внести коррективы в научно-технические документы об изменении подхода к оценке качества заполнителей. Основными методами оценки реакционной способности цемента к щелочам должны быть признаны методы определения деформации образцов, ускоренные и длительные.
Минерально-сырьевая база керамической промышленности России
М.И. ЛОПАТНИКОВ, канд. геогр. наук,
ведущий научный сотрудник ФГУП «ВНИПИИстромсырье» (Москва)
Основным источником минерального сырья для производства керамических изделий являются месторождения кирпично-черепичного сырья (легкоплавких глин), тугоплавких и огнеупорных глин и месторождения каолина. Месторождения кирпично-черепичного сырья относятся к общераспространенным полезным ископаемым.
В отличие от большинства других видов полезных ископаемых, данные о количестве и запасах которых периодически публикуются в соответствующих выпусках Государственного баланса запасов полезных ископаемых, баланс запасов месторождений кирпично-черепичного сырья не издается. Последние сводные данные о количестве и запасах этих месторождений были опубликованы в обзоре Союзгеолфонда «Запасы кирпично-черепичного сырья в СССР».
Таблица 1
Вид месторождений |
Количество месторождений |
Запасы |
||||
всего, шт. |
эксплуатируемые |
всего, млн т. |
эксплуатируемые |
|||
шт. |
% |
млн т |
% |
|||
Глины огнеупорные |
34 |
16 |
47 |
643,6 |
379,4 |
59 |
Глины тугоплавкие |
70 |
27 |
36 |
424 |
137,9 |
32,1 |
Каолин |
24 |
8 |
33 |
273,5 |
87,6 |
32 |
Таблица 2
Федеральный округ |
Количество месторождений, шт. |
Запасы |
Запасы С2 |
Добыча |
||
млн т |
% |
тыс. т |
% |
|||
Центральный |
7 |
114,4 |
17,7 |
165,9 |
603 |
49,3 |
Северо-Западный |
1 |
2,4 |
0,3 |
— |
— |
— |
Южный |
1 |
10,2 |
1,6 |
— |
— |
— |
Приволжский |
3 |
48,6 |
7,7 |
0,06 |
90 |
7,4 |
Уральский |
6 |
312,3 |
48,4 |
326,3 |
493 |
40,3 |
Сибирский |
15 |
149,2 |
23,3 |
250,1 |
37 |
3 |
Дальневосточный |
2 |
6,6 |
1 |
1,7 |
— |
— |
По состоянию на 2014 г. на территории Российской Федерации учтено 1271 месторождение кирпично-черепичного сырья с общими запасами* около 4,8 млрд м3. В настоящее время по ориентировочной оценке общее количество месторождений кирпично-черепичного сырья составляет не менее 4 тыс. Примерно половина месторождений разрабатывается. То или иное количество месторождений имеется в каждом из субъектов Российской Федерации. Они являются основным источником сырья для производства грубой строительной керамики. Как правило, перерабатывающие предприятия находятся в непосредственной близости от разрабатываемых месторождений.
Месторождения огнеупорных и тугоплавких глин и каолина распространены несравнимо меньше, и лучшие их сорта от места добычи до мест потребления перевозятся на значительные расстояния. Сырьевая база этих видов полезных ископаемых к началу перестроечного времени уже была сформирована и существенных изменений за последние 15—20 лет не претерпела. В настоящее время она состоит из 128 месторождений, данные о распределении которых по видам сырья, количеству и запасам приведены в табл. 1.
По состоянию на 1 января 2015 г. Государственным балансом запасов полезных ископаемых учитывалось 35 месторождений огнеупорных глин с балансовыми запасами 643,6 млн т. Месторождения располагаются на территории 17 субъектов Российской Федерации. Больше всего месторождений огнеупорных глин сосредоточено в Сибирском федеральном округе (15), но почти половина всех запасов России (48,6%) приходится на долю Уральского федерального округа. Запасы крупнейшего в России Берлинского месторождения составляют 203,5 млн т. Распределение месторождений и запасов огнеупорных глин по федеральным округам приведено в табл. 2.
Таблица 3
Федеральный округ |
Количество месторождений, шт. |
Запасы |
Запасы С2 |
Добыча |
||
млн т |
% |
тыс. т |
% |
|||
Центральный |
17 |
173 |
40,8 |
69 |
508 |
42,1 |
Северо-Западный |
2 |
24,6 |
5,8 |
5,5 |
104 |
8,6 |
Южный |
5 |
16,3 |
3,8 |
2,8 |
200 |
16,6 |
Приволжский |
11 |
20,2 |
4,8 |
15,4 |
176 |
14,6 |
Уральский |
2 |
7,1 |
1,7 |
— |
96 |
8 |
Сибирский |
22 |
133,2 |
31,4 |
91,3 |
123 |
10,2 |
Дальневосточный |
11 |
49,5 |
16,7 |
15,5 |
— |
— |
Таблица 4
Федеральный округ |
Количество месторождений, шт. |
Запасы |
Запасы С2 |
Добыча |
||
млн т |
% |
тыс. т |
% |
|||
Центральный |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
Северо-Западный |
11 |
111,9 |
43,9 |
29,1 |
168 |
33,7 |
Южный |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
Приволжский |
1 |
2,3 |
0,8 |
36,2 |
— |
— |
Уральский |
6 |
42,1 |
15,4 |
15,6 |
321 |
64,5 |
Сибирский |
4 |
73,6 |
27 |
— |
— |
— |
Дальневосточный |
2 |
35,5 |
12,9 |
33,7 |
9 |
1,8 |
Освоенность месторождений не высокая. В качестве разрабатываемых балансом запасов учитываются 16 месторождений, то есть менее половины. Наиболее полно освоены относительно крупные месторождения: из 8 месторождений с запасами более 25 млн т разрабатываются 7, а из 14 месторождений с запасами менее 5 млн т разрабатываются только 5. Пять месторождений отнесены к категории подготавливаемых к освоению — это те месторождения, на право разработки которых выданы лицензии, но добыча не осуществлялась.
Остальные 14 месторождений, или 40% от их общего количества имеют статус государственного резерва. Суммарные запасы этих месторождений составляют около 150 млн т. Однако в действительности объем запасов государственного резерва выше и составляет примерно 230 млн т. Это объясняется тем, что в последние годы наблюдается практика выдачи лицензии на право разработки не всех запасов месторождения. Например, из 25 млн т запасов Кантатского месторождения огнеупорных глин (Красноярский край) выдано право на разработку лишь 1,3 млн т.
Большинство месторождений огнеупорных глин разрабатывается для нужд металлургической промышленности. Сырье для керамической промышленности добывается только на 7 месторождениях огнеупорных глин. Наибольший объем добычи приходится на Сандинское месторождение (Республика Башкортостан), Кантатское (Иркутская обл.) и Шулеповское (Рязанская обл.). На одном из лучших месторождений страны — Трошковском (Иркутская обл.) добыча в 2013 г. составила всего 1 тыс. т. Общий объем добычи огнеупорных глин для целей керамической промышленности составлял в 2013 г. примерно 115—120 тыс. т, то есть менее 10% от общего объема добычи огнеупорных глин. Однако нельзя не отметить, что в прежние годы эта доля не превышала 4%.
По состоянию на 1 января 2016 г. балансом запасов полезных ископаемых учитывалось 70 месторождений тугоплавких глин с суммарными запасами 424 млн т. Месторождения имеются на территории 27 субъектов Российской Федерации. В Сибирском федеральном округе расположено 22 месторождения, в которых сосредоточен 31% запасов России. На долю месторождений Центрального федерального округа приходится 41% всех запасов России, в том числе 17% из них заключено в крупнейшем месторождении России — Ульяновском, запасы которого составляют 74,3 млн т. Распределение месторождений и запасов тугоплавких глин по федеральным округам приведено в табл. 3.
Большинство месторождений — 48, или 68% от общего числа — малые, с запасами менее 5 млн т; месторождений с запасами более 10 млн т — 11, или 16%, в том числе только 2 крупных, с запасами свыше 25 млн т.
Освоенность месторождений промышленностью слабая. Как разрабатываемые Балансом запасов учитываются 25 месторождений, что составляет лишь 36% от общего числа. Из 11 месторождений с запасами более 10 млн т разрабатываются 8, а из 48 месторождений с запасами менее 5 млн т разрабатываются 12. Три месторождения отнесены к категории подготавливаемых к освоению. Остальные 42 месторождения имеют статус государственного резерва, их суммарные запасы составляют 153 млн т. Кроме того, более половины запасов разрабатываемых месторождений тоже отнесены к государственному резерву, и всего, таким образом, запасы тугоплавких глин, отнесенных к государственному резерву, составляют 286 млн т.
Объем добычи тугоплавких глин по сравнению с доперестроечным временем также снизился. Максимальный объем добычи в 90-е годы прошлого века достигал 1,6 млн т, в первой половине 2000-х годов добыча
составляла 1,1—1,4 млн т в год, а в 2014 г., по данным Баланса запасов полезных ископаемых, она составила 1,21 млн т. В действительности добыча была несколько выше, так как не все предприятия предоставили сведения об объеме своей добычи за 2014 г. Число разрабатываемых месторождений в последние 15 лет почти не менялось и составляло в разные годы 69—70.
Почти все месторождения тугоплавких глин разрабатываются для нужд керамической промышленности. На Владимировском (Ростовская обл.) и Лукошкинском (Липецкая обл.) месторождениях в 2014 г. было добыто по 200 тыс. т глин, что в сумме составляет примерно треть общей добычи в стране.
На месторождениях Призавод-ском (Московская обл.), Печорском (Псковская обл.), Чапаевском (Самарская обл.), Нижне-Увель-ском (Челябинская обл.) и Октябрьском (Томская обл.) было добыто около 500 тыс. т, а всего на 7 вышеперечисленных месторождений приходится примерно 74% добычи тугоплавких глин в России.
Каолин — один из видов минерального сырья, основной объем потребностей российской промышленности в котором до распада СССР удовлетворялся за счет поставок из других республик, главным образом из Украины. До сих пор значительная часть каолинового сырья импортируется с украинских месторождений.
Вместе с тем Балансом запасов полезных ископаемых России учтены 24 месторождения каолинового сырья с общими запасами на 1 января 2015 г. 273,5 млн т. Месторождения каолина имеются на территории 7 субъектов Федерации. Больше всего их в Новгородской области — 11. На их долю приходится 44% запасов России. На втором месте по количеству месторождений (6) находится Уральский федеральный округ, по объему запасов — Сибирский федеральный округ. Месторождения каолина представлены тремя генетическими типами: первичного каолина (элювиальные) 7 месторождений, вторичного каолина, образовавшегося за счет размыва и переотложения каолинитового вещества из месторождений первичного каолина или из продуктов каолинового выветривания, 11 месторождений и 6 месторождений кварц-каолинсодержащих песков. Распределение месторождений и запасов каолина по федеральным округам приведено в табл. 4.
Из 7 месторождений первичного каолина 6 находятся в Уральском федеральном округе (пять в Челябинской и одно в Свердловской области) и одно месторождение расположено в Приволжском федеральном округе (Оренбургская область). Все месторождения вторичного каолина находятся в Северо-Западном федеральном округе (Новгородская область). Из 6 месторождений кварц-каолинсодержащих песков четыре находятся в Сибирском федеральном округе (по 2 в Красноярском крае и Томской области) и 2 в Дальневосточном федеральном округе (Амурская область).
Большинство месторождений имеет запасы в пределах 5—25 млн т, только три месторождения имеют запасы свыше 25 млн т. Самое крупное из месторождений — Туганское в Томской области, с запасами свыше 70 млн т, является месторождением кварц-каолинсодержащих песков с низким (20%) содержанием каолина.
Освоенность месторождений промышленностью слабая. Как разрабатываемые Балансом запасов учитываются 8 месторождений, в том числе 4 месторождения первичного каолина, 2 — вторичного каолина и 2 месторождения кварц-каолинсодержащих песков. Примерно третью часть всей добычи (168 тыс. т) приходится на долю Боровичского комбината огнеупоров, разрабатывающего Окладневское и Малиновецкое месторождения вторичных каолинов в Новгородской области. Первичный каолин добывается на четырех месторождениях, из которых Кыштымское, Еленинское и Журавлиный Лог находятся в Челябинской области и Невьянское — в Свердловской области. Почти весь добываемый первичный каолин подвергается обогащению для получения каолиновых концентратов, используемых в керамическом и фарфоро-фаянсовом производстве, а также в бумажной, резинотехнической, промышленности пластмасс и др. Каолин, добываемый на Невьянском месторождении, используется без обогащения Свердловским заводом керамических изделий.
Ни на одном из двух разрабатываемых месторождений кварц-као-линсодержащих песков каолин не производится. На Чалганском месторождении (Амурская область) выпускается песок, на Кампановском (Красноярский край) добывают только тугоплавкие глины, входящие наряду с каолином в состав месторождения.
К числу подготавливаемых к освоению отнесено одно месторождение и 15 месторождений, или 63% от общего числа имеют статус государственного резерва. Суммарные запасы этих месторождений, составляют 186 млн. т. Объем добычи каолина по сравнению с доперестроечным временем сократился примерно вдвое и составил в 2014 г. 498 тыс. т.
Из вышеизложенного следует, что Россия располагает очень большими запасами глинистого и каолинового сырья для производства керамических изделий. Исходя из данных Государственного баланса запасов полезных ископаемых обеспеченность промышленности этими видами минерального сырья при современном уровне его добычи выглядит следующим образом.
Той частью запасов огнеупорных глин эксплуатируемых месторождений, на право разработки которой предприятия имеют лицензии, промышленность в целом обеспечена на срок около 170 лет; с учетом той части запасов этих месторождений, на право разработки которых лицензий у предприятий пока нет, — на срок около 400 лет. Если добавить к этому запасы неразрабатываемых месторождений, то обеспеченность керамической промышленности огнеупорными глинами составит около 500 лет.
Запасами тугоплавких глин, на право разработки которых имеются лицензии, промышленность обеспечена на срок около 100 лет, с учетом той части запасов эксплуатируемых месторождений, на право разработки которых лицензий у предприятий, разрабатывающих эти месторождения, пока нет, обеспеченность составит около 200 лет, а с учетом запасов неразрабатываемых месторождений — около 300 лет.
Запасами каолинового сырья, на право разработки которых имеются лицензии, промышленность обеспечена на срок около 240 лет, с учетом запасов как эксплуатируемых, так и не эксплуатируемых месторождений, на право разработки которых лицензий у предприятий пока нет, — около 500 лет.
Эти расчеты показывают, что сырьевая база керамической промышленности характеризуется значительной переразведанностью. Однако следует иметь в виду, что данные о состоянии запасов, содержащиеся в Государственном балансе запасов полезных ископаемых, не в полной мере соответствуют реальным возможностям их освоения. Но при всех условиях несомненным является то, что при соответствующей технологии добычи и переработки сырья сырьевая база керамической промышленности России достаточна не только для удовлетворения собственных потребностей, но может иметь и значительный экспортный потенциал.
* Здесь и везде далее, если иное не оговорено, имеются в виду запасы, разведанные по категориям А+В+С1.
Пигменты и наполнители из техногенных отходов
Л.Г. ГЕРАСИМОВА, ст. науч. сотрудник, канд. техн. наук, И.В. ЛАЗАРЕВА, инженер (Кольский научный центр), А.И. АЛЕКСЕЕВ, начальник химического отделения, Л.А. ГАЛТНУРОВА, инженер (ЦЛ ОАО «Апатит»)
Строительная индустрия потребляет значительное количество пигментов и наполнителей. Последние выполняют в строительных материалах как декоративные, так и защитные функции. Некоторые пигменты и наполнители вводятся при изготовлении строительных материалов, на основе других производится различная лакокрасочная продукция строительного назначения (грунтовки, шпатлевки, водно-дисперсные и эмалевые краски) [1, 2].
Запасы многих видов сырья, как правило, комплексного по составу, пригодного для производства пигментов и наполнителей, небезграничны. Повышение эффективности его использования, а также привлечение к переработке горнорудных и техногенных отходов действующих производств сыграют положительную роль в решении задачи сокращения дефицита упомянутой продукции, расширения ее ассортимента, повышения качества, а также приведут к сокращению количества отходов, загрязняющих окружающую среду.
Далее авторы постараются проиллюстрировать вышесказанное на конкретном примере, касающемся комплексной переработки хибинских апатит-нефелиновых руд (АНР) с получением дешевых наполнителей для строительства. В таблице приведен их минералогический состав.
Концентраты апатитовый и частично нефелиновый реализуются. Все остальные в основном направляются в отвал, хотя схем их обогатительного получения разработано достаточно много [3]. Судя по элементам, входящим в состав перечисленных минералов, можно с уверенностью сказать, что практически все они пригодны для получения пигментов и наполнителей, о чем свидетельствуют данные, приведенные в работе [4]. Они могут служить источником соединений кальция (фосфогипс, кальциевый ангидрит), синтетических оксидов (гидроксидов) алюминия и кремния, которые используются в качестве наполнителей, а также диоксида титана и оксидных соединений железа, известных как пигменты.
На рис. 1 изображена принципиальная технологическая схема получения различных пигментных продуктов с привлечением сфенового, апатитового и нефелинового концентратов. Основной технологический передел — сернокислотное разложение концентратов с переводом соответственно титана, фосфора, кремния и алюминия из твердой фазы в жидкую. Химизм процесса представлен ниже.
Наименование
минерала |
Содержание минерала в руде, % | Состав минерала, мас. % |
Апатит | 33,7-35,0 | Ca5(PO4)F |
Нефелин | 40,6-42,2 | (NaK)2O Al2O3 2SiO2 |
Эгирин | 8,7-9,5 | NaFe+3 SiO6 |
Сфен | 2,4-2,9 | CaSiTiO5 |
Титаномагнетит | 1,1-1,2 | FeO Fe2O3 TiO2 |
Полевые шпаты | 5,0-5,9 | NaKAlSi3O8 |
Ильменит | 0,1-0,2 | Fe2TiO5 |
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема получения композиционных пигментов с привлечением концентратов комплексного обогащения АНР
CaSiTiO5 + 2H2SO4=TiOSO4 + CaSO4i + SiO2i + 2H2O (1)
Ca5(PO4)3F + 5H2SO4=3H3PO4 + HF + 5CaSO4i (2)
(NaK)2OAl2O32SiO2 + 4H2SO4=(NaK)2SO4 + Al2(SO4)3 + H2SiO3 + 3H2O (3)
Полученные по описанным реакциям растворы и осадки использовались для синтеза ряда продуктов.
Фосфато-титано-кальциевая пигментная композиция (ФТКК) представляет собой белый мелкодисперсный порошок, состоит из фосфата и диоксида титана, сульфата кальция моногидратной структуры и аморфного кремнезема. Синтез композиции проводится таким образом, что последние два компонента становятся носителем оболочки титановых соединений [5].
Процесс проводят по следующей методике. Сфеновый концентрат подвергают разложению под воздействием серной кислоты, содержащей 450—500 г/л H2SO4, при нагревании массы (105—108оС) и интенсивном перемешивании. Спустя 7—10 ч в нее добавляют фосфорную кислоту, полученную при разложении апатита. Расход ее составляет 20—40% P2O5 по отношению к TiO2 в сфене. Фосфорная кислота взаимодействует с сульфатом титана (IV), образуя аморфную фазу фосфата титана, которая обладая большим поверхностным зарядом, сорбируется на поверхности активных частиц твердой фазы, образовавшейся по реакции (1).
Дальнейшее нагревание массы сопровождается углублением процесса разложения сфена с переводом титана (IV) в жидкую фазу. При добавке в нее через 3—5 ч специальных зародышей происходит гидролиз титана (IV) и выделение его в осадок в виде гидратированного гидроксида. Сформировавшийся в процессе разложения и гидролиза осадок отделяют от жидкой фазы фильтрованием, промывают водой и после специальной обработки модификаторами прокаливают при температуре 650—700оС. Такой продукт содержит до 30% TiO2, имеет высокий показатель белизны, так как имеет в своем составе фосфат титана. Пигментные характеристики позволяют применять его для приготовления красок на органической и водной основах.
Фосфат титана (ФТ) — светостойкий порошок, обладающий повышенной белизной. Помимо использования его в производстве красок, фосфат титана применяется в качестве наполнителя высокосортной бумаги, пластмасс, а также в качестве сорбента многих токсичных элементов. Для получения ФТ используют жидкую фазу (титановые растворы) после разложения сфена в течение 7 ч по методике, описанной выше. В раствор постепенно при перемешивании и нагревании (50—69оС) вводят фосфорную кислоту из расчета достижения мольного соотношения TiO2 : P2O5 = 2:1.
Рис. 2. Принципиальная схема получения пигментных композиций из нефелина и апатита
Смесь контактирует 1,5—2 ч, а затем ее оставляют в покое на сутки для формирования заданной структуры твердой фазы. В зависимости от его дальнейшего назначения аморфный ФТ-гидратированный гидрофосфат титана (2TiO2 : P2O5 : 5-8H2O) подвергают сушке или прокаливанию. В условиях прокаливания (600—800оС) происходит его практически полная кристаллизация в виде двух фаз, отвечающих формулам (TiO)2P2O2 и ЗД023.
Титано-силикатная пигментная композиция (ТСК) по своему составу и структуре классифицируется как композиция оболочкового строения [6]. Основу технологической схемы его синтеза составляет термический гидролиз сфенового сернокислого титанового раствора в присутствии силикатного раствора, полученного из нефелина по реакции (3). Расход последнего составляет примерно 30% SiO2 по отношению к TiO2. Процесс включает две стадии — кинетическую и диффузионную. Кинетическая продолжается примерно 1 ч и сопровождается образованием коллоидной фазы кремнегеля с осаждением на его поверхности частиц гидроксида титана. Диффузионная стадия, на которой скорость реакции лимитируется скоростью гидролиза титана (IV) в условиях повышенной кислотности титановой системы.
Инициировать гидролиз можно введением специальных зародышей или снижением кислотности за счет разбавления гидролизной суспензии. Увеличение расхода силикатного компонента более указанного значения не оказывает влияния на скорость гидролиза, что, по-видимому, можно объяснить узкими пределами изменения кислотности, в которых происходит гелеобразование кремния (IV).
Титано-силикат пигмент по пигментным свойствам практически не отличается от известного продукта — пигментного диоксида титана анатазной модификации (ГОСТ 9808-84).
Сульфатотитанил аммония — (NH4)2TiO(SO4)2H2O (СТА) — кристаллическое соединение, хорошо растворяется в воде с получением концентрированных титановых растворов, которые служат основой для синтеза пигментного диоксида титана и композиций на его основе [4]. Сульфатотитанил аммония получают методом сернокислотного выщелачивания сфена при нагревании с переводом титана (IV) в жидкую фазу до содержания в ней H2SO4 — 400—500 г/л и TiO2 — 80—100 г/л. Кристаллизация СТА проводится путем добавки в указанный раствор высаливателя, роль которого выполняет сульфат аммония. Количество последнего берется из расчета 300—400 г/л [7]. Стабилизацию структуры СТА осуществляют с помощью промывки кристаллической массы насыщенным раствором сульфата аммония.
Рис. 3. Каскадная схема переработки пенного продукта
Особую разновидность в классификации пигментов составляют антикоррозионные пигменты. Их действие основано на различном защитном механизме. Традиционные антикоррозионные пигменты содержат токсичные элементы (хром, свинец), что создает определенные трудности при их получении и эксплуатации. Последние разработки в этой области связаны с заменой вредных компонентов на безвредные, а также с разработкой композиций, составляющие которых повышают защитное действие основного соединения [6].
На рис. 2 приведена принципиальная схема получения антикоррозионных пигментов (ингибиторов коррозии) с использованием апатита и нефелина. Они содержат кислый фосфат алюминия и в зависимости от параметров получения наполнены кремнегелем и сульфатом кальция. Приготовленные на основе таких композиций водно-дисперсионные грунтовки при нанесении их на защищаемую поверхность образуют плотное и гладкое покрытие, зачастую не требующее дополнительной окраски. Разработана рецептура, по которой краску получают по схеме, исключающей операцию термообработки промежуточного продукта [8].
Кроме того, предложена каскадная схема переработки пенного продукта, остающегося после нефелиновой флотации (сливы в хвостохранилище), с получением мономинеральных концентратов, а также алюмофосфатной композиции и эффективного коагулянта-флокулянта, который используется для очистки воды и для сгущения суспензий, содержащих мелкодисперсную и зачастую коллоидную твердую фазу (рис. 3). Реализация представленной схемы позволяет совместить процессы химического синтеза и обогащения [9].
Таким образом, показано, что перерабатывая свои же отходы, любое горно-обогатительное предприятие может производить дефицитную продукцию и тем самым значительно увеличить экономическую эффективность производства, решая попутно проблемы экологии.
Список литературы
- Сапрыкин М.В., Конин СА. Экономические аспекты развития потребительского рынка ЛКМ в 1999 г. // Лакокрасочные материалы и их применение. 1999. № 9. С. 6—8.
- Состояние мировой лакокрасочной промышленности в 1997 г. (по материалам пресс-конференции СЕПЕ) // Лакокрасочные материалы и их применение. 1998. № 12. С. 26-27.
- Федоров С.Г. Акционерное общество «Апатит» вчера, сегодня, завтра // Горный журнал. 1999. № 9. С. 4-8.
- Герасимова Л.Г. Пигменты и наполнители из природного сырья и техногенных отходов. 2001. 100 с.
- Патент 2150479 РФ МКИ С09С 1/36, CO1G 23/047. Герасимова Л.Г. и др. Способ переработки сфена концентрата. Опубл. 10.06.2000, Б.И. № 16.
- Латышев Ю.В., Ленёв Л.М., Семенов Н.Ф. Антикоррозионные пигменты // Лакокрасочные материалы и их применение. 1997. № 2. С. 14-18.
- Патент 2084402 РФ МКИ C01G 23/00, C09C 1/24, 1/36 // Попов И.О., Герасимова Л.Г., Васильева Н.Я. Способ переработки сфена. Опубл. 20.07.97, Б.И. № 20.
- Герасимова Л.Г., Николаев А.И., Васильева Н.Я. Строительные краски на основе алюмосиликатных пигментных наполнителей // Строит. материалы. 2000, № 1. С. 27-28.
- Герасимова Л.Г. и др. Использование хвостов апатитонефелиновой флотации для получения антикоррозионных композиций. Международный экологический симпозиум «Новое в экологии и безопасность жизнедеятельности». // Труды. Т. 1. СПб, 2000. С. 202.