Ные породы, образующиеся на гор - но-добываюших предприятиях Ка­релии, и технологические отходы Череповецкого металлургического комбината (ЧерМК). Отходы, на­капливающиеся в отвалах, не утили­зируются, нарушают экологию. Так, на Чупинской помол ьно-обога - тительной фабрике (ПОФ) горно - обогатительного комбината (ГОК) «Карелслюда» и месторождении Линнаваара (Питкярантский район) при добыче и рудоразборке остаются отходы микроклинового пегматита с характерным розовым цветом [1]. Известны месторождения (Медве -

Таблица 1 Оксиды Массовая доля оксида, % Микроклиновый пегматит Охра природная Умбра природная Железосодер­жащая пыль Si02 65-66,21 1,25-9,21 7.5-10.12 14,48-17,61 Fe203 0,08-0,8 67,97-75.97 72,3-78,3 30.33-58.02 А1г03 17,7-18,8 0.95-3.44 0.71-3,12 1.06-1.66 CaO+MgO 0.36-1.22 0.8-1.03 0,53-0,91 7,54-8,94 K20+Na20 8-13,29 11,26-25,72 П. п.п. 3,23-8,83

Таблица 2 Сырьевые материалы Массовая доля материалов, % 1 2 3 4 5 6 Микроклиновый пегматит (0-10 мм) 20 86 Кварцевый пвсок 82 Охра 10 Умбра 10 Железосодержащая пыль 10 Пигмент № 5567 2 Известково-песчаная масса ПО - Керамик - 80 90 90 98 Известь 14 8

Жегорский, Кондопожский районы) шун гитов — углесодержащей породы черного цвета [2]. В Карелии разве­даны месторождения природных минеральных красок, и некоторые из них разрабатываются предприя­тиями, изготовляющими пигменты. Красящие пигменты, получаемые на малом предприятии МП «Сиена» (г. Олонец), — это марс коричневый, умбра жженая, умбра темно-ко­ричневая, охра ярко-желтая Всего в республике более 30 проявлений минеральных красок.

Составы сырьевых материалов, использованных в качестве красите­лей, по содержанию лимитирующих компонентов, приведены втабл. I.

Для исследования использова­лись пигменты в виде тонкоиз - мельченного порошка с размером частиц 0,063 мм. Основным типом пигмента является умбра. Содер­жание пигмента в ней 35—55%. Пигменты приготовлены из при­родных сырьевых материалов мес­торождения Раудо-Суо Олонецкого района на малом предприятии М П «Сиена».

Природная минеральная краска охра, отобранная на месторождении Половинское Пряжнинского рай­она, готовилась в лабораторных условиях. Макроскопическое изу­чение пробы показало наличие по­сторонних примесей. Удаление их осуществлялось по схеме обогаще­ния, включающей дезинтеграцию для удаления растительных остат­ков, основную классификацию (от- мучивание) для сбрасывания круп­ных песков и последующего обо­гащения слива до крупности менее 0,1 мм, а после сушки проба измель­чалась до фракции 0,063 мм. Содер­жание оксидов железа в пробе 20%.

В качестве искусственных пиг­ментов применялись керамические краски Дулевского завода (Мос­ковской обл.) следующего состава, мае. %: коричневый № 62 (Сг203 — 6,5; Fe203 - 46,7; ZnO - 46,8), зе­леный № 5567 (Na-)Cr207 - 64,2; Si02 - 35,8), синий N° 685 (Сг2Оэ - 18; Со03 - 36; А1203 - 46).

Для получения цветного сили­катного кирпича использовали от­ходы производства микроклинового пегматита, так как характерной осо­бенностью микроклина является цвет, колеблющийся от темно-крас­ного до розового. При получении микроклинового концентрата для фарфоровой промышленности об­разуются отходы. Эти отходы при­менялись с целью получения си­ликатного кирпича розового цвета путем частичной замены песка в со­ставе известково-песчаной массы.

В состав производственной изве - стково-песчаной массы вводили же­лезосодержащую пыль, которая яв­ляется технологическими отходами Череповецкого металлургического комбината. Отходы представлены тонкоизмельченным порошком (раз­мер частиц не более 50 мкм) свеже- восстаноаленного железа.

Природные и искусственные красители были испытаны в соста­вах известково-песчаной массы, применяемой на Карельском про­изводственном объединении (ПО) «Керамик» лля изготовления сили­катного кирпича. Для получения силикатного кирпича широкой цве­товой гаммы применяли шихты, со­ставы которых приведены в табл. 2.

Из опытной массы готовились сначала образцы в виде цилиндров высотой 50 мм, а затем кирпичи с соблюдением технологии, приня­той на ПО «Керамик».

Образцы прессовались на гидрав­лическом прессе П-125, а кирпичи — на автомате-укладчике (Р=0,4 МПа). Рабочая алажностъ шихты состааляла 5,5—6%. Отформованные образцы проходили автоклавную обработку в производственных условиях при дав­лении 8 ат, температуре 200°С и вре­мени выдержки 8 ч. Цвет и качество изделий определялись визуально.

Физико-механические свойства изучались в соответствии с ГОСТ 8462—88 «Материалы стеновые», ГОСТ 2433—88 «Кирпич и камни си­ликатные», на приборе «Бетон 22» и ГОСТ 7025—78 «Материалы стено­вые и облицовочные».

Свойства силикатных кирпичей с использованием красителей при­ведены в табл. 3.

При полной или частичной заме­не кремнеземистого компонента в составе известково-песчаной массы на микроклиновый пегматит были получены образцы розового цвета (составы 1, 2, табл. 2). В результате добааления в производственную массу 20% микроклина от количест­ва песка получался образец бледно - розового цвета с розовыми вкрапле­ниями и блестками слюды на сколе.

Образцы, в которых песок заме­нен на микроклин, имеют розовый цвет. Размер зерен микроклина в массе в пределах 0—10 мм. Образцы отличаются высокой прочностью. Механическая прочность при изги­бе сырца — 0,81—0,87 МПа, кирпича — 29.6—31,4 МПа. Высокая проч­ность, по-видимому, связана с ра­циональным зерновым составом шихты. Морозостойкость образцов соответствует марке Мрз35, водо­поглошение в пределах 11.2—12,5% (табл. 3). Силикатный кирпич розо­вого цвета был получен также вве­дением в шихту озерного песка.

Изучение влияния природных пигментов МП «Сиена» и пробы ох­ры на свойства и качество окраски силикатных изделий показало, что после автоклавной обработки на поверхности образуются бурые пят­на, нет равномерного объемного окрашивания. Появление бурых пятен, вероятно, связано с наличи­ем гидроксоионов железа FefOH^ которые образуются благодаря гид­ролизу и окрашены в желто-бурый цвет. Пигменты и охру подвергали прокаливанию при 600—800°С.

При прокаливании гиароксид железа, теряя воду, переходит в ок­сид железа (Ре2Оз). Оксид железа применяется как коричневая краска (3(. Прокаливание пигментов и ох­ры способствовало равномерному объемному окрашиванию силикат­ного кирпича в коричневый цвет.

Силикатный кирпич коричневых оттенков от светлого до темного был получен в результате использования железосодержащей пыли металлурги­ческого производства ЧерМК. Как показали исследования, введение же­лезосодержащей пыли в количестве 5—10% от состава производственной известково-песчаной массы способ­ствует равномерному объемному ок­рашиванию образцов. При испыта­нии образцов коричневого цвета уста - ноалено, что прочность при сжатии изменяется в пределах 15—20 МПа, морозостойкость этих образцов (со­ставы 3—5) более 25 циклов попере­менного замораживания и оттаива­ния. водопоглошение 12%. Причем после испытания на морозостойкость цвет образцов не изменяется.

Технологические испытания из­вестково-песчаной массы с добавле­нием пигментов Дулевского завода в количестве от 1 до 8% показали, что после автоклавной обработки форма образцов не изменяется, а цвет сохра­нился только у образцов с зеленым пигментом № 567. Использование оксида хрома 1—2% в составе извест­ково-песчаной массы (состав 6. табл. 2) обеспечивает объемное окра­шивание силикатного кирпича в зе­леный цвет. При этом прочность при сжатии сыриа равна 0,7—0.82 МПа и прочность кирпича после автоклав­ной обработки 15—18 МПа такая же, как и у^ производственных изделий без добааления пигмента и удовле­творяет требованиям ГОСтов.

Из разработанных составов масс были изготоалены силикатные кир­пичи в производственных условиях. После автоклавной обработки цвет и форма их не изменились. Раз­работанные составы масс можно рекомендовать для производства цветного силикатного кирпича на Карельском ПО «Керамик».

Цветные силикатные кирпичи на основе природных минеральных кра­сок, цветных горных пород могут ши­роко использоваться для отделки и украшения зданий в строительстве.

Список литературы

1. Пекки А. С., Разоренова В. И. Мес­торождения полевошпатового сы­рья Карелии. Л.: Наука. 1977.152 с.

2. Шуигитовые породы Карелии. Петрозаводск. 19&2. 182 с.

3. Мчедлов-Петросян О. П. Химия неорганических строительных материалов. М.: Стройиздат. 1988. 303 с.

В связи со структурной пере­стройкой промышленности строи­тельных материалов и наметившим­ся ростом капитального строитель­ства в последние годы возрастают потребности в глинистом сырье для производства облицовочных кера­мических изделий. Реконструиру­ются старые и вводятся новые мощ­ности по выпуску облицовочных керамических плиток, лицевого кирпича, черепицы. Керамические заводы в качестве основного компо­нента используют тугоплавкие као­линовые глины. В особенности вы­сока потребность в светложгущихся разновидностях.

В пределах Центрально-Черно­земного экономического региона, на балансе числится четыре место­рождения тугоплавких глин: «Боль­шая Карповка» (Курская обл.), « Крас ноя ружское» (Белгороде кая обл.), «Лукошкинское» и «Чибисов - ское» (Липецкая обл.). Разработка глин ведется лишь на Лукошки н - ском месторождении.

Введение в эксплуатацию место­рождений «Большая Карповка», «Краснояружское» и «Чибисовское» затруднено из-за сложных горно-тех­нических условий, изменчивости качественных показателей глин, в связи с отсутствием инвестиций.

Таблица 1 Тип гпины Si02 своб. Si02 общ. А1гОэ Fe203 ТЮ2 СаО МдО Na20 К20 П. П.П. Желтая Серая 23.33 24 59,14 62.4 23,58 22,24 5,26 4,3 1,53 1,39 0.61 0,7 0,36 0,36 0,37 0,38 1,75 1,93 8,29 7,88 Таблица 2 Тип глины Каолинит Монтмориллонит Гидрослюда Гетит Кварц Желтая Серая 42 31 29 46 18 13 1 10 10

Динамика объемов добычи туго­плавких глин неуклонно растет. Так, объем добычи на Лукошки н - ском месторождении в 1996 г. со­ставлял 108 тыс. т, в 1997 г. — 200 тыс. т, в 1998 г. - 250 тыс. г, в 1999 г. - 280 тыс. т, в 2000 г. - до 300 тыс. т.

На территории Центрального района действует 17 заводов и цехов по производству строительной кера­мики, на территории Центрально- Черноземного района — четыре предприятия, производящих кера­мические изделия. В то же время слабо развито производство свет - ложгушегося лицевого кирпича, ке­рамических блоков и черепицы.

Большинство предприятий стро­ительной керамики использует ту­гоплавкие и огнеупорные глины, ввозимые с Уральского, Кавказско­го и Северо-Западного районов России (Берлинское, Владимир­ское, Печорское месторождения), и в малых объемах с Украины.

В 1997-2000 гг. АООТ «Воро­нежское рудоуправление» проводи­ло геологоразведочные работы на юге Воронежской области.

Результатом этих работ стало выявление в палеогеновых отложе­ниях пластичных глин, которые были исследованы в лабораториях АООТ «Воронежское рудоуправле­ние», ГГП «Воронежгеология», ОАО «НИИстроймаш керамика».

Геологическое строение

В геологическом строении мес­торождения принимают участие па­леоген-неогеновые отложения пол­тавской свиты, развитые повсемест­но на юге Воронежской области на отметках выше 180 м.

Снизу вверх на отложениях харьковской свиты залегают пески кварцевые, s основании с неболь­шим количеством глауконита, слю­дистые с многочисленными про­слоями тонкослоистых глин (мощ­ность 6—8 м).

На глинистых песках залегают глины тонкоотмученные тонкосло­истые, в основании пласта глины ча­сто с небольшими лимонитовыми конкрециями, запесоченные, кон­такте песками резкий. Глины серые, тонкослоистые некарбонатные — 0,7—1,5 м. Глины желтые, неясносло - истые, контакт с серыми глинами резкий, однако среди желтых глин отмечаются линзы серых глин.

В верхней части желтых глин час­то отмечается обохренность, а в райо­не месторождения Журавка содержа­ние железа в глинах повышается с 6 до 15% и глины превращаются в ох­ры. Мощность желтых глин 1—3 м. Общая мощность глин 1,8 -4,5 м.

На желтых глинах залегают пест - роокрашенные пески, окраска вы­звана гидроокислами железа. Одна­ко в районе с. Жилино пески окра­шены в лиловый цвет (вероятно, за счет окислов марганца), местами среди песков отмечаются линзы рыхлых ожелезненных песчаников (район с. Кривоносово).

Грансостав надглиняных песков изменчив. Подглиняные пески, ве­роятно, морского генезиса, над гли­няные — явно континентальные (речные).

Местами среди песков, особен­но на Кривоносовском участке, от­мечаются линзы и неправильной формы тела красноцветных песча­ников. Отмечается чередование крепких и слабых песчаников, за счет этого при выветривании обра­зуются плитчатые отдельности.

Мощность песчаников колеб­лется от 20 см до II м. Общая мощ­ность песков более 16 м, полтавских отложений более 30 м.

Отложения полтавской свиты по­всеместно перекрываются четвертич­ными суглинками, разрез которых начинается со слоистых плойчатых песчано-глинистых пород, напоми­нающих ленточные глины. Слоис­тость подчеркивается чередованием шоколадных, темно-коричневых, светло-серых слойков мощностью от I до 5 мм, мощность слоистых глин 1,5—2 м. На слоистых глинах залегают массивные коричневые однородные слабокарбонатные суглинки мощно­стью более 20 м.

Качественная характеристика глин

Химический и минералоги­ческий состав глин в пределах изученных участков довольно ус­тойчивый. Отмечаются колебания содержаний элементов лишь в се­рых и желтых глинах.

По химическому составу глины относятся к полукислым (табл. 1).

Минералогический состав глин изучался в лаборатории В ГУ. Вы­полнено более 40 рентгеноструктур - ных анализов. По минералогическо­му составу глины относятся к поли - минеральиым (табл. 2). Цвет глин определяется их составом.

Монтмориллонит относится к кальций-магниевой разновидности, при этом в серых глинах монтмо­риллонит более шелочной (сумма Na+ + К+ составляет 4,53 мг/экв в се­рых глинах и 3,17 мг/экв в желтых).

Несмотря на значительное преоб­ладание монтмориллонита в серых глинах, сумма обменных катионов в обоих разновидностях глин пример­но одинаковая. Состав обменных ка­тионов приведен в табл. 3.

Физико-химические исследова­ния глин проводились вГГП «Воро - нежгеология», в ОАО «НИИстрой - маш керамика».

По гранулометрическому соста­ву глины относятся к среднедис - персным, по пластичности — к сред непластичным, по огнеупорно­сти — к тугоплавким.

Глины обладают слабощелочной реакцией (рН более 8), содержание водорастворимых хлоридов и суль­фатов невысокое.

Повышенная шелочность жел­той глины связана, вероятно, с по­вышенным содержанием ионов К+, хотя в целом содержание гилро- ксильных ионов ОН невысокое.

Глины практически не содержат гумусовых включений, по результа­там анализов обнаружены лишь следы.

Технологические свойства глин

При разработке составов масс ис­ходили из комплекса физико-техно­логических свойств глин, а также тре­бований к качеству готовых изделий, определяемых ГОСТ 6141 -91 «Плит­ки керамические глазурованные для внутренней облицовки стен».

Таблица 3 Тип глины Са~ Mg-*-»" Na4" К* Сумма Желтая 14,37 6,42 1,81 1,36 23,96 Серая 12,49 7,6 2,89 1,64 24,62

Таблица 4 Тип глины Температура обжига, °С Усадка огневая, % Водопоглоще - ние черепка, % Цвет черепка Желтая 1000 1,6 14,8 Красный 1150 7,2 5,7 Красный Серая 1000 1150 2.5 8.6 15,4 4,3 Светло-кре­мовый бежевый

Таблица 5 Тип глины Водопо - глощение. Термо­стойкость глазури, "С Предел прочности при изгибе, МПа Твердость глазури по Моосу Усадка, % Цвет черепка Желтая Серая ГОСТ 11,9-12 11,3-11,7 24, Не более 150 150 150 16,7-17,2 16,7-19,5 Не менее 15 6 Б Не менее 5 1,7-1,7 1,3-1,4 Красный кремовый

Основной составляющей массы являлась глина. В качестве коррек­тирующих добавок использовался нефелиновый концентрат (для регу­лировки спекаемости). доломит или мел (для регулировки влажностного расширения), кварцевый песок (для регулировки термического коэффи­циента литейного расширения и термической стойкости глазури).

Результаты обжига без корректи­рующих добавок приведены в табл. 4.

Данные таблицы показывают, что при обжиге на температуру 1000°С обе разновидности глины обеспечи­вают водопоглошение менее 16% и усадку менее 2,5% при незначитель­ной деформации. При повышении температуры усадка увеличивается, водопоглошение уменьшается.

Для испытаний составляли ших­ты (%): глина — 55; песок кварцевый — 19; доломит — 7; нефелиновый кон­центрат — 14; бой изделий — 5.

Массы готовили шликерным способом при совместном помоле

Таблица 6 Тип глииы Формовоч­ная влаж­ность, % Воздушная усадка,% Огневая Усадка,% Водопогло - щение, % Предел прочности при сжатии, МПа Предел прочности при изгибе, МПа Морозо­стойкость, циклы Марка кир­пича по ГОСТ 7484 Цвет Черепка Желтая Серая 25,2 24,2 12,3 12,1 2,5 3 6,7 6,9 29,9 28,7 12,5 11,9 25 25 250 250 Кремовый кремовый

Политой обжиг производили при максимальной температуре 1070°С, длительностью 50 мин. Результаты исследований приведены втабл. 5.

Вышеприведенные данные пока­зывают, что из россошанских глин можно изготовлять облицовочную плитку, соответствующую ГОСТу.

Была исследована возможность изготовления из россошанской гли­ны плитки для полов.

Полученные данные свидетельст­вуют о том, что из этих глин можно производить плитки для полов, соот­ветствующие требованиям ГОСТа 6787—80 «Плитки керамические для полов» по всем показателям.

Незначительное водопоглоще - ние плиток из желтых 1лин показы­вает, что из нее можно получать плитки типа «гранит».

Испытания россошанских глин в составах масс для производства керамического кирпича выявили возможность получения лицевого кирпича марки 200 по ГОСТ 7484—78 «Кирпич и камни кера­мические лицевые». Опыты прово­дились как на чистых глинах, так и на шихтовых массах из глины и шамота. Обжиг изделий прово­дился при 1000-1070°С, длитель­ностью 28 ч.

Результаты технологических ис­пытаний приведены в табл. 6.

Таким образом, в Воронежской области выявлено новое крупное ме­сторождение керамических глин с запасом более 100 млн т, пригодных для производства облицовочной и напольной плитки и светлого лице­вого кирпича.