Комплексное использование некондиционного горнопромышленного сырья

Худякова Л. И.

2022 / Том 7, № 4 (2022) [ ГЕОЭКОЛОГИЯ ]

Развитие горнопромышленного комплекса сопровождается увеличением объемов вскрышных, вмещающих и некондиционных пород, находящихся в отвалах, что отрицательно влияет на экологическую ситуацию. Целью настоящего исследования является установление возможности и предложение путей комплексного использования горнопромышленного сырья. Для достижения цели проведен ряд экспериментов. С помощью методов гравиметрии и атомно-адсорбционной спектроскопии выполнен химический анализ базальтов Байкальского региона; с помощью разрушающего метода проведены физико-механические испытания полученных образцов. Изучена возможность использования данных пород в качестве крупного заполнителя для бетонов; установлена зависимость прочности полученных материалов от химического состава щебня; в частности, определено, что введение в состав бетонов щебня с повышенным содержанием оксидов магния и железа обусловливает высокие показатели механических свойств образцов. Как выявлено, значения модуля кислотности пород находятся в регламентируемых пределах, что свидетельствует о возможности получать качественный расплав, способствующий хорошему волокнообразованию. Установлена рабочая температура получения базальтового расплава и ее связь с химическим и минералогическим составом используемых базальтов. Показано, что базальты, малопригодные для получения бетонов, являются качественным сырьевым материалом для производства минерального волокна. Таким образом, доказана возможность комплексно использовать горнопромышленное сырье и сократить количество некондиционных пород, перемещаемых в отвалы, улучшив тем самым экологическую обстановку в районах недропользования.

Ключевые слова:

некондиционное сырье; базальт; бетон; крупный заполнитель; прочность при сжатии; модуль кислотности; базальтовый расплав

Библиографический список:

1. Sunny J. E., Varghese R. A., Sagar S., John S. P., Kassim R. Application of basalt and it`s products in civil engineering // International Journal of Engineering Research and Technology. 2020. Vol. 9. No. 6. P. 511– 515. https://doi.org/10.17577/IJERTV9IS060321.
2. Mendes T. M., Guerra L., Morales G. Basalt waste added to Portland cement // Acta Scientiarum. Technology. 2016. Vol. 38. No. 4. P. 431–436. https://doi.org/10.4025/actascitechnol.v38i4.27290.
3. Shapiro S. L. Basalt as an alternative to limestone in the production of Portland cement // International Journal of High School Research. 2019. Vol. 1. No. 2. P. 17–20. https://doi.org/10.36838/v1i2.4.
4. Dobiszewska M., Pichór W., Szołdra P. Effect of basalt powder addition on properties of mortar // MATEC Web of Conferences. 2019. Vol. 262. https://doi.org/10.1051/matecconf/201926206002.
5. Ramteja P. Basalt aggregate as coarse aggregate in high strength concrete mixes // International Research Journal of Engineering and Technology. 2016. Vol. 3. No. 8.
6. Ubi S. E., Nkra P. O., Agbor R. B., Ewa D. E., Nuchal M. Efficacy of basalt and granite as coarse aggregate in concrete mixture // International Journal of Engineering Technologies and Management Research. 2020. Vol. 7. No. 9. P. 1–9. https://doi.org/10.29121/ijetmr.v7.i9.2020.769.
7. Satheesh M., Rajasekhar K. Basalt aggregate as coarse aggregate in high strength concrete mixes // International Journal and Magazine of Engineering, Technology, Management and Research. 2018. Vol. 5. No. 6. P. 240–247.
8. Swaidani A. M., Baddoura M. K., Aliyan S. D., Choeb W. Assessment of alkali resistance of basalt used as concrete aggregates // SSP – Journal of Civil Engineering. 2015. Vol. 10. No. 2. P. 17–27. https://doi.org/10.1515/sspjce-2015-0014.
9. Tavadi A. R., Naik Y., Kumaresan K., Jamadar N. I., Rajaravi C. Basalt fiber and it`s composite manufacturing and applications: an overview // International Journal of Engineering, Science and Technology. 2021. Vol. 13. No. 4. P. 50–56. https://doi.org/10.4314/ijest.v13i4.6.
10. Khudyakova L. I., Buyantuev S. L., Buyantuev V. T. Solution to the problems of complex use of mineral raw materials // Earth and Environmental Science: IOP Conference Series. 2021. Vol. 885. https://doi.org/10.1088/1755-1315/885/1/012063.
11. Fořt J., Kočí J., Černý R. Environmental efficiency aspects of basalt fi rs reinforcement in concrete mixtures // Energies. 2021. Vol. 14. No. 22. https://doi.org/10.3390/en14227736.
12. Galishnikova V. V., Chiadighikaobi P. C., Emiri D. A. Comprehensive view on the ductility of basalt fiber reinforced concrete focus on lightweight expanded clay // Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2019. Vol. 15. No. 5. P. 360–366. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2019-15-5-360-366.
13. Шодмонов А. Ю. Изучение свойств базальтового фибробетона // Современное промышленное и гражданское строительство. 2021. Т. 17. № 2. С. 77–84.
14. Kim S. S., Qudoos A., Jakhrani S. H., Lee J. B., Kim H. G. Influence of coarse aggregates and silica fume on the mechanical properties, durability, and microstructure of concrete // Materials. 2019. Vol. 12. No. 20. https://doi.org/10.3390/ma12203324.
15. Ndon A.-I., Ikpe A. E. Experimental study on the effect of different coarse aggregate sizes on the strength of concrete // International Journal of Engineering and Innovative Research. 2021. Vol. 3. No. 1. P. 29–38. https://doi.org/10.47933/ijeir.779307.
16. Quayson J. H., Mustapha Z. Impact of coarse aggregate on compressive strength of concrete // Built Environment Journal. 2019. Vol. 16. No. 1. P. 49–58.
17. Wang L., Yong H., Lu J., Shu C., Wang H. Influence of coarse aggregate type on the mechanical strengths and durability of cement concrete // Coatings. 2021. Vol. 11. No. 9. https://doi.org/10.3390/coatings11091036.
18. Li P. P., Yu Q. L., Brouwers H. J. H. Effect of coarse basalt aggregates on the properties of ultrahigh performance concrete (UHPC) // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 170. P. 649–659. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.109.
19. Jamshaid H., Mishra R. A green material from rock: basalt fiber – a review // Journal of the Textile Institute. 2016. Vol. 107. No. 7. P. 923–937. https://doi.org/10.1080/00405000.2015.1071940.
20. Shi F. J. A study on structure and properties of continuous basalt fiber // Fibres & Textiles in Eastern Europe. 2020. Vol. 28. No. 4. P. 52–56. https://doi.org/10.5604/01.3001.0014.0934.
21. King M. F. L., Srinivasan V., Purushothaman T. Basalt fi an ancient material for innovative and modern application // Middle-East Journal of Scientific Research. 2014. Vol. 22. No. 2. P. 308–312. https://doi.org/10.5829/idosi.mejsr.2014.22.02.21872.
22. Буянтуев С. Л., Баташов А. И., Зонхоев Г. Б., Чередов Э. Н., Стебенькова Ю. Ю., Старинский И. В. Исследование энергетических характеристик экспериментальной установки «Электромагнитный технологический реактор» // Вестник ВСГУТУ. 2016. № 5. С. 11–18.
23. Khudyakova L. I., Buyantuev S. L., Voiloshnikov O. V. Mineral fi obtained using low-temperature plasma // Glass and Ceramics. 2013. Vol. 70. No. 7-8. P. 297–299. https://doi.org/10.1007/s10717-013-9565-y.
24. Yan L., Chu F., Tuo W., Zhao X., Wang Y., Zhang P. [et al]. Review of research on basalt fibers and basalt fiber-reinforced composites in China (I): Physicochemical and mechanical properties // Polymers and Polymer Composites. 2021. Vol. 29. No. 9. P. 1612– 1624. https://doi.org/10.1177/0967391120977396.

Файлы:

• article (скачать | просмотреть) - скачано 3 раза