страница3/7
Дата15.05.2017
Размер0.89 Mb.

5 Минералогический состав и микроструктура характерных разновидностей горелых пород


1   2   3   4   5   6   7

5.4. Качество горелых пород в зависимости от содержания углистых примесей

Множество экспериментов ряда исследователей показали, что горелые породы, содержащие большое количество углистых примесей, не могут быть использованы не только в качестве основного сырья для производства безобжиговых строительных материалов, но также и в качестве заполнителей для бетонов и растворов [ ].

Это обусловдено тем, что при неполном обжиге горелые породы содержат ряд вредных составляющих, которые после гидротермальной обработки безобжиговых строительных материалов способны к существенным изменениям объема (вследствие изменения влажности и температуры среды, а также взаимодействия с активизатором или кислородом воздуха и водой, дающих новообразования увеличенного объема).

Особенно нежелательны составляющие горелых пород, обладающие высоким водопоглощением и равновесной влажностью, а также большим капиллярным всасыванием и гидрофильным характером поверхности.

Такими составляющими в горелых породах являются [ ]:

а) неполностью сгоревшие угольные частицы модификации, близкой к фюзенам;

б) колчеданы (пирит, марказит и др.), легко вступающие в реакции с кислородом и водой.

Визуальное исследование горелых пород (особенно имеющих сланцеватое, очень плотное тонкозернистое строение) показывает, что часто при нормальных ярких окрасках горелых пород снаружи внутри их содержатся восстановленные зоны, окрашенные в серые и черные цвета. При этом, наличие внутренней восстановленной зоны не характеризуется повышенным содержанием углистых примесей (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Содержание несгоревшего угля в различных зонах горелых пород






Средний размер кусков в м

Содержание угля в вес. % на сухое вещество

Горелая порода

восстановленная

зона

наружная зона окислительного обжига

среднее в пробе

Природная шахты Восточная Отвальная шахт:

1,5-1,7

1,23

0,37

1,15

Шахта им. Кирова

0,6-0,7

1,58

1,03

1,32

9/15

0,2-0,4

2,2

2,12

2,15

Степень самообжига горелых пород определяется в основном наличием примеси угля, которое в природных и отвальных горелых породах изменяется в широких пределах (табл. 5.2).

Так, в природных горелых породах содержание углистых примесей колеблется в пределах 0,3-5,1%, а в горелых породах шахтных терриконов оно намного больше и колеблется довольно широких пределах - от 0,3 до 20,6%.
Таблица 5.2

Содержание углистых примесей в горелых породах [ ]



Горелые породы

Микроописание породы по внешнему виду

Содержание угля в % на сухое вещество

Природные - из закладочных карьеров шахт:

3-3-бис

Крупные (до 1,5 м) монолиты, кремнеподобные темно-красного цвета

0,71

Щебень (50-80 мм) твердый розового цвета

0,3

Щебень мелкий (20-50 мм) твердый с примесью темно-красной пыли

1,19

Зиминка

Крупные (до 1,6 ж) монолиты темнокрасного цвета

1,42

Сланцевый щебень средней крупности серовато-красного цвета

2,3

Из терриконов шахт:

им. Вахрушева (со стороны, обратной набросу породы)

Мелкий, твердый щебень интенсивного красного цвета, сцементированный в конгломераты

0,3

Мелкий сланцевый щебень розового цвета с примесью глинистых сланцев и пыли розового цвета

7,48

Щебень сланцевый средней крупности с примесью черной углистой пыли

20,6

им. Димитрова

Щебень сланцевый средней крупности светлого желто-розового цвета, неоднородный

2,87

им. Кирова

Щебень сланцевый крупный тускло-красного цвета с примесью мелкозернистого песчаника

3,21

5/7

Крупные куски (до 0,8 ж) песчаника с примесью сланцевого щебня ярко- и темнокрасного цвета

1,78

Серые куски (до 0,3 м) песчаника с включением щебня кирпичного цвета

11,7

им. Ярославского

Серо-красный щебень с примесью угля

18,63

Для выяснения колебаний содержания углистых примесей в горелых породах, взятых в пределах одного террикона, были обследованы 3 заброшенных террикона на шахтах Бабанаково и «Пионерка» треста Беловоуголь, с отбором большого количества укрупненных средних проб горелых пород (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Содержание углистых примесей в отвальных горелых породах шахт Бабанаково и «Пионерка» [ ]



Терриконы шахт

Количество породы в вес. % при содержании углистых примесей в вес. % (на сухое вещество)

до 1

1-3

3-5

5-10

более 10

Бабанаково

17

22

26

31

4

«Пионерка»

23

29

29

19

-

Если объединить результаты обследования терриконов 2-х крупных шахт Кузбасса, то 72,5% всего количества горелых пород содержит до 6% углистых примесей; 25% горелых пород от 5 до 10% угля и только 2,5% содержит свыше 10% угля [ ]. Однако даже 10% углесодержащих горелых пород в терриконе вполне достаточно, чтобы при валовой добыче без отборки и обогащения понизить качество и однородность всей массы горелых пород.

Горелые породы на месте добычи обогащают просевом (грохочением), так как углистые и глинистые примеси обладают пониженной механической прочностью по сравнению с твердым керамическим черепком обожженной части и частично измельчаются естественным путем уже в отвале, горелые породы на месте добычи обогащают просевом (табл. 5.4).

Таблица 5.4



Характеристика фракционированных горелых пород [ ]

Размер фракции (мм)

Потери при прокаливании в % по весу

Содержание в вес. % на прокаленное вещество

Предел прочности при сжатии1 в

н/м2*105

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Пылевидная < 0,15

6,17

67,4

15,13

3,67

185

Среднезернистая 3-10

3,42

63,6

19,32

5,07

343 ,

Крупная > 10-30

1,17

62,6

20,49

8,07

480

1 Образцы с 10 % извести получены на бегунах с пропариванием

Кривые дифференциально-термического анализа отдельных фракций подтверждают наличие глинистых и углистых примесей в тонких фракциях и термическую инертность крупных фракций (рис. 5.8).

новый рисунок (21)
Рис. 5.8. Термограммы фракционированных горелых пород (фракции в мм) [ ]:

1 - пылевидная (< 0,015); п.п.п. - 6,17 %; 2 – среднезернистая (3-10); п.п.п. - 3,42 %; 3 – крупная (10-30), п.п.п. - 1,17 %


Наибольшей атмосферо- и морозоустойчивости следует ожидать от горелых пород, содержащих углистые примеси в виде графитоподобных матовых ингредиентов (дюренов), частично переходящих в полукоксовые разновидности, что характерно для шахт, выдающих коксующиеся угли [ ].

Исследования поведения строительных материалов из различных горелых пород в условиях службы в стене под штукатуркой вполне подтвердили это положение (табл. 5.5).

Таблица 5.5

Стойкость материалов в зависимости от модификаций углистых примесей [ ]



Вид и размеры изделий (мм)

Марка при укладке в стену

Вид угля

Содержание угля в горелой породе

Срок службы в стене под штукатуркой (в годах)

Предел прочности при сжатии1 в н/м2*105

Морозостойкость1

Коэффициент размягчения1

Камни пустотелые 390*190*140 мм


35

Графиты


3,7


5


57


31


0,87

Камни стеновые 250*120*140 мм


35


Фюзены


6,8


5


37


15


0,7

Кирпич вибропрессованный


100


Графиты


6,2


6


134


28


0,93

1Изделий, извлеченных из стены

Таблица 3.9

Результаты рентгенофазового анализа образцов отвальной горелой породы

[49]


Фаза

Фракция горелой породы

< 0,63 мм

2,5-5,0 мм

> 20 мм

мас. доля, %

d, нм

мас. доля, %

d, нм

мас. доля, %

d, нм

SiO2 кварц

33,7

97

39,5

86

46,5

100

CaHPO4∙2H2O

брушит


10,3

> 500

0,55

> 500

4,36

> 500

Fe2O3 гематит

7,79

66

6,50

105

2,96

114

NaAlSi3O8

альбит


8,8

58

2,3

20





KAl4Si2O9(OH)3

иллит


39,4

25

51,1

25

46,1

25

Рис.3.17. Результаты рентгеновского микроанализа фракций отвальной горелой породы



[49]
Таблица 3.7

Процентное содержание оксидов элементов в образцах разных фракций горелой породы шахты «Ольховатская» и величина их модулей [49]



Оксид

Массовая доля оксидов (%) во фракциях горелой породы (мм) по результатам анализа

рентгенофазового

микрорентгеновского

< 0,63

2,5-5

> 20

< 0,63

2,5-5

> 20

SiO2

51,6

56,48

60,4

57,77

43,94

39,34

Al2O3

21,92

26,65

23,63

14,06

21,96

18,09

Fe2O3

7,79

6,5

2,96

12,00

15,17

23,14

CaO







0,31

0,69

4,29

K2O

4,65

6,03

5,44

1,10

4,28

2,36

Na2O

1,04

0,27



0,31

0,74

0,92

MgO







0,73

0,58

0,93

SO3







1,18

4,30

3,08

TiO2







0,90

1,53

1,22

MnO











0,22

Модуль

Значение модулей для фракций горелой породы

Мо







0,012

0,016

0,065

Ма

0,42

0,47

0,39

0,24

0,50

0,46

Мс

1,73

1,70

2,27

2,22

1,18

0,95

Мг.ж.

0,58

0,59

0,44

0,45

0,85

1,05

Модуль активности (ма)

Ма = (al2o3) : (sio2)

Силикатный модуль (мс)

Мс = (sio2) : (al2o3 + fe2o3 )

Глинитно-железистый модуль (мг.ж.)

Мг.ж. = (al2o3 + fe2o3) : (sio2)



1   2   3   4   5   6   7

Коьрта
Контакты

    Главная страница


5 Минералогический состав и микроструктура характерных разновидностей горелых пород