Конференциясының ЕҢбектері

309 
 
УДК 666.940 
 
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА 
ПРОИЗВОДСТВА МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ИЗ МЕСТНОГО СЫРЬЯ 
 
Худякова Т.М., Колотаева Л.П., Савинская А.А., Аташов Д.С. 
ЮКГУ им. М.Ауезова, Шымкент, Казахстан 
 
Түйін 
Оңтүстік  Қазақстан  доломиттерінен  магнезиалды  байланыстырғыш  алу  технологиясы 
дайындалды  және  осы  байланыстырғышты  шығару  бойынша  ӛндірісті  ұйындастырудың  мақсатқа 
ылайықтылығы дәлелденді.  
Сарапталалық 
мәліметтер 
бойынша 
магнезиалды 
байланыстырғыштарды 
20 
% 
портландцементпен аустыруға болады. Ақшалай кӛрсетілінде бұл ӛлшем 5,4 млрд. тенгені құрайды. 
 
Summary 
Technology of manufacture of magnesia binder from Southern Kazakhstan’s dolomites was work out and 
proved expedient organization of manufacture of this binder’s output. 
By experting  marks magnesia binder can replace 20 % of Portland cement.  In currency expression this 
value will be 5,4 milliard tones. 
 
Производство  строительных  материалов  -одна  из  наиболее  важных  отраслей  экономики, 
однако  в  Казахстане  она  пока  не  достигла  должного  уровня  развития.  Промышленность 
строительных  материалов  обоснованно  называют  индикатором  инвестиционной  активности 
государства. 
В  настоящее  время  стройиндустрия  Казахстана  насчитывает  более  600  предприятий,  на 
которых  производится    более  50%  необходимых  для  строительного  комплекса  республики 
строительных  материалов,  остальной  объем  импортируется.  Большинство  предприятии, 
задействованных  в  данной  отрасли,  -  малые  и  средние.  Так,    удельный  вес  крупных  и  средних 
предприятии составляет  в настоящее время  21%, остальные- малые предприятия. 
Необходимо  отметить,  что  себестоимость  строительства  в  Казахстане  остается  одной  из 
самых  высоких  среди  стран  СНГ,  основной  причиной  этого  является  дороговизна  строительных 
материалов  в  республике.  Ассортимент  и  объем  производства  отечественных  материалов  не 
полностью удовлетворяет потребности строительства. Стратегические цели в сфере строительства 
содержат задачи  значительного увеличения производства отечественных строительных материалов 
широкого  ассортимента,  к  2015  году  80%  строительных  материалов  должно  быть  произведено  в 
внутри  страны [1] 
Необходимость  в  интенсивном    развитии  отечественного  производства  строительных 
материалов  в  Казахстане  представляется  очевидной  в  свете  принятой    в    Республике  Казахстан 
Государственной программы   по Форсированному Индустриально Инновационному Развитию  на 
2010-2014 г., где  поставлена задача удовлетворения спроса внутреннего рынка  за счет увеличения 
производства  отечественных  строительных  материалов,  увеличение  валовой  добавленной 
стоимости    в  строительной  индустрии  не  менее  чем  на  76  %  и  удовлетворение  потребностей 
внутреннего рынка строительными материалами  более чем на 80%  [2] 
В  настоящее  время  значительно  возросли,  и  продолжают  расти,  цены  на  основной 
компонент  традиционных  строительных  материалов  -  цемент.  В  связи  с  увеличением  объемов 
современного строительства возникает дефицит   цемента, растет импорт его из-за границы. 
Дефицит вяжущих  требует расширения  их  номенклатуры,  а  также  использования  отходов 
различных  промышленных  производств  [3].  Это  обеспечивает  экономию  природных  ресурсов, 
снижение  энергозатрат  на  производство  сырья  и  материалов  на  его  основе.  В  странах  Европы, 
России и Китае наряду с цементом в производстве строительных материалов широко применяются 
магнезиальные  вяжущие.  Из  других  стран  на  наш  рынок  поступают  материалы  на  их  основе. 
Несмотря на огромные запасы высокомагнезиального сырья, в Южно Казахстанской области пока  
не  получило  развитие    производство  магнезиальных  вяжущих  веществ  и  изготовление 
строительных материалов на их основе. 
В следствии вышеуказанного большое значение приобретает разработанная инновационная  
технология  производства      магнезиальных  вяжущих  на  основе  местного  сырья  и  промышленных  
отходов как перспективный видов строительных материалов. 

310 
Исследованиями установлено что, в Казахстане отсутствуют месторождения магнезита, но 
зато  присутствует  значительное  количество  месторождений  известково-доломитовых  пород  и 
месторождений доломита [4]. 
В настоящее время на территории Казахстана известны около 10 месторождений доломита, 
пригодных для производства магнезиального вяжущего.[5]  
В работе для исследований выбран доломит Грунч-Букского месторождения в Каратауском 
районе в 4,5 км от поселка Танды-Булак. 
Данное  месторождение  представлено  двумя  разновидностями  доломитов  –  это  белый  и 
серый  доломит.  На  рисунке  1  представлены  образцы  доломитов  Грунч-Букского  месторождения 
белой и серой разновидности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
а) 
                                                     б) 
 
Рисунок  1  Образцы доломита Грунч-Букского месторождения: а) серый доломит; б) белый 
доломит 
 
Химический состав данного месторождения представлен в таблице 1. 
Таблица 1.  Химический состав доломитов Грунч-Букского месторождения 
 
 
Для  исследования  минералогического  состава  исходных  доломитов  этого  месторождения 
применялся  метод  рентгенофазового  анализа.  В  период  интерпретации    рентгенограмм  белого  и 
серого  доломита  было  выявлено,  что  минералогический  состав  обоих  доломитов    практически 
идентичны, поэтому  на рисунке 2 приводится только одна рентгенограмма. 
 
 
 
Рисунок 2 – Рентгенограмма исходного сырьевого материала (доломита) Грунч-Букского 
месторождения 
 
Анализ  доломита  показал,  что  помимо  основного  минерала  CaCO
3
·MgCO
3   
необходимого 
для  производства  магнезиального  вяжущего  в  пробе  присутствуют  примеси  (глина)    и  кальцит. 
Оксиды 
SiO
2
 
Fe
2
O
3
 
Al
2
O
3
 
CaO 
MgO 
П.П.П 
Содержание 
оксидов в % 
6.7-9,3 
2,7-2,9 
0,44 
27,1-28,3 
15,6-15,7 
43,36-
47,46 

311 
Примеси повлияют на выбор необходимого температурного интервала обжига доломита данного 
месторождения [6]. 
Проведение работ заключалось в обжиге доломитовых пород при температуре это 750
0
С, 
что  подтверждено  рентгенофазовым  анализом.  Обжиг  осуществляли  в  лабораторной  печи  с 
карборундовыми  нагревателями  в  алундовых  тиглях,  по  постепенному  режиму.  Выдержка  при 
максимальной  температуре  составляла  60  мин.  После  выдержки  при  необходимой  температуре 
обжига,  образцы  резко  охлаждались  на  воздухе.  Полученные  продукты  обжига  исследовались 
дифференциально-термическим  и  рентгенографическим  методами  анализа.  Рентгенограмма 
обожженного доломита представлена на рисунке 3. 
 
 
 
Рисунок 3. Рентгенограмма обожженного доломита при температуре 750
0
С 
 
Однако,  необходимо  отметить,  что  при  температуре  750 
0
С  на  рентгенограмме 
обожженного  доломита  отмечаются  дифракционные  отражения,  принадлежащие  оксиду  кальция 
(d=2,339;  1,69;  1,545 А) 
Термограмма  обожженного  доломита  представлена  на  рисунке  4,  где  наблюдаются  два 
эндотермических  эффекта:  первый  -  в  интервале  720 
0
С    -  происходит  разложение  карбоната 
магния (MgCO
3
), второй – 890 
0
С – происходит разложение карбоната кальция (СаCO
3
) 
 
 
 
Рисунок 4. Термограмма обожженного доломита  
 

312 
Полученные продукты обжига размалывались до остатка на сите 002 равным 10%, тонину 
помола контролировали по остатку на сите 008 (он должен быть не более 15% ) и использовали 
для проведения эксперимента. 
Полученные  порошки  затворялись    раствором  хлористого  магния  (технического 
бишофита)  отвечающий  требованиям  ГОСТ  7759-73,  плотностью,  равной  1260  кг/м
3
  при 
отношении затворителя к цементу равным  0,3. 
Для  изучения  физико-механических  свойств  магнезиального  вяжущего    изготавливались 
образцы кубики размерами 2х2х2 и 4х4х16 см.  Образцы для исследований изготавливали из теста 
нормальной  густоты  в  соответствии  с  требованиями  ГОСТ  1216  «Порошки  магнезитовые 
каустические». Образцы твердели на воздухе при температуре 20±5 
0
С и относительной влажности 
65±5 %. 
Результаты испытания представлены в таблице 2. 
 
Таблица 2. Физико-механические свойства магнезиального вяжущего в возрасте 7 и 28 суток 
 
№ 
Свойства 
магнезиального вяжущего 
Плотность 
затворителя 
MgCl
2 
· 6H
2
O 
Прочностные показатели в возрасте 
7 суток 
28суток 
1 
Прочность на сжатие, МПа 
 
1,25 кг/м
3
 
60-70 
70-89 
2 
Нормальная густота теста, % 
38,5 
38,5 
 
Как  видно  из  результатов  испытания,  прочностные  показатели  магнезиального  вяжущего 
превышают показатели портландцемента. 
Экономическая  целесообразность    получения  модифицированного  магнезиального 
вяжущего  заключается  в  снижении  расхода  топлива,  так  как  температура  обжига    в  среднем  на 
26% ниже температурного режима получения цемента. 
По  экспертным  оценкам  магнезиальными  вяжущими  можно  заменить  20% 
портландцемента. Согласно ГПФИИР производство цемента к 2014 году достигнет 13,5 млн. тонн. 
Замена  цемента  на  магнезиальное    вяжущее  даст  экономию  более  2  млн.  тонн  цемента.  В 
денежном выражении  эта величина составит 5,4 млрд., тенге. 
 
Литература 
1
 
Стратегический план развития Республики Казахстан до 2020 года от 1 февраля 2010 года № 922. 
2
 
Государственная программа по форсированному индустриально- инновационному развитию 
Республики  Казахстан  на  2010-2014  годы.  Указ  Президента    Республики  Казахстан  от  19 
марта 2010 года №958 
3
 
Прогнозная  схема  территориально-пространственного  развития  страны  до  2020  года. 
Утвержденный указом Президента  Республики Казахстан от 30. 10. 2010 года. 
4
 
Программа развития промышленности строительных материалов, изделий и конструкций в 
Республике  Казахстан  на  2005-2014  годы.  Утверждена  постановление  правительства 
Республики Казахстан от 13 декабря 2004года №1305  
5
 
Бишимбаев  В.К.,.  Есимов  Б.О.,  Минерально-сырьевая  технологическая  база  Южно-
Казахстанского  кластера  строительных  и  силикатных  материалов.  Монография:-  Алматы 
«Раритет», 2009г. 
6
 
Бутт  Н.М.,  Сычев  М.М.,  Тимашев  В.С.  Химическая  технология  вяжущих  материалов. 
Учебник для вузов. – М.: «Высшая школа», 1980. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

313 
УДК 666.9.015. 
 
КОМПОЗИЦИОННОЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ 
ТЕХНОГЕННОГО И МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ 
 
Худякова Т.М., Вернер В.Ф., *Дудник Т.В., Антонцева Н.Ю. 
ЮКГУ им. М.Ауезова, *АО «Шымкентцемент», Шымкент, Казахстан 
 
Түйін 
Табиғи  және  техногенді  минералды  шикізаттардан  композициялық  минералдар  алу  мүмліндігі 
орнатылды: электротермофосфогенді шлакты, фосфогипсті, жартылай металдық кенді, шунгитті және 
цеолитті. Цементтің айтарлықтай мӛлшерін үнемдеп және құрылыс материалдар ӛнеркәсібінің шикізат 
базасын  кеңейте  отырып,  ұсынылған  тұтастырғыш  ӛндіріс  қалдықтарын  үнемді  пайдалануға  әсерін 
тигізеді. 
 
Summary 
The possibility of obtaining composite binder of man-made and natural minerals: slag electric-phosphoric, 
phosphogypsum,  tailings  ores,  shungite  and  zeolite.  Suggested  knitting,  allow  efficient  use  of  waste  products, 
thereby expanding the resource base building materials, and save a significant amount of cement. 
 
На современном этапе устойчивого развития нашего государства в условиях непрерывного 
роста  масштабов  производства  и  потребления  минерального  сырья  проблема  эффективного  и 
рационального  использования  промышленных  техногенных  минеральных  образований  имеет 
исключительно  важное  народнохозяйственные  значение.  Актуальность  этой  проблемы 
обусловлена  ограниченностью  и  невосполнимостью  месторождений  полезных  ископаемых, 
усложнением  горно-геологических  условий  залегания  рудных  тел  и  удорожанием  их  добычи, 
ухудшением количественного и качественного состава, добываемых из недр руд, колебанием цен 
сырья  на  мировом  рынке,  негативным  влиянием  накапливаемых  техногенных  ресурсов  на 
окружающую  среду  и  т.д.  Все  это  определяет  глобальные  и  общегосударственные  значения 
вопросов,  связанных  с  утилизацией  и  ликвидацией  огромных  промышленных  техногенных 
объемов.  Поэтому  не  случайно  то  влияние,  которое  уделяется  этой  проблеме  в  индустриально 
развитых странах мира. 
Вторичное 
использование 
техногенных 
минеральных 
образований, 
топливно-
энергетического,  горнометалургического  производства  имеет  первостепенное  экономическое  и 
экологическое значение большой государственной важности. Оно давно и успешно рекомендуется 
во  многих  странах,  что  дает  высокий  экономический  и  экологический  эффект,  но  лишь  в  самое 
последнее  время  привлекло  широкое  внимание  в  республиках  СНГ,  в  том  числе  в  Республике 
Казахстан. 
Исследования,  выполняемые  в  ЮКГУ  им.  М.Ауезова  в  последние  годы  позволили 
разработать составы композиционных вяжущих, включающих такие виды техногенного сырья, как 
отходы  обогащения  полиметаллических  руд,  гранулированный  фосфорный  шлак,  фосфогипс,  в 
состав для получения композиционных вяжущих вводились также гипс, цеолит и шунгит. 
Отходы  обогащения  полиметаллических  руд  представлены  карбонатно-бариевыми 
хвостами  «АО  Ачполиметал».  Карбонатно-бариевые  хвосты  –  тонкоизмельченный  продукт,  не 
требующий  дополнительного  помола  перед  использованием.  Химический  состав  отходов 
обогащения  полиметаллических  руд  характеризуется  стабильностью  и  представлен  в  (мас.  %): 
SiO
2
  4,34-6,0;  Al
2
O
3
  0,98-1,2;  Fe
2
O
3
  2,86-3,5;  CaO  27,9-29,0;  MgO  14,45-16,3;  п.п.п.  35,27-37,0; 
BaSO
4
  12,7-13,5;  FeS
2
  1,39-1,5;  PbSO
4 
0,03-0,05;  PbCO
3
  0,09-1,2;  PbS  0,14-0,2.  Основными 
минеральными  вхождениями  в  состав  хвостов,  являются:  доломит  50-60  %;  известняк  10-15  %, 
барит  10-20  %,  глинистые  вещества  5-8  %;  рудные  минералы  2-3  %.  Рудные  минералы 
представлены сульфидами железа, свинца и редких металлов. Низкая активность радионуклидов 
(53-55  Бк/кг),  отсутствие  токсичных  выделений,  малая  летучесть  тяжелых  металлов 
свидетельствует 
о 
радиационно-экологической 
безопасности 
отходов 
обогащения 
полиметаллических руд. 
Гранулированный фосфорный шлак имеет достаточно постоянный химический состав:  40-
43 % SiO
2
; 42-49 % CaO; 1-3 % Al
2
O
3
; 
 
0,4-1 % Fe
2
O
3
; 3-4 % MgO; 0,2-1,4 % SO
3
; 2-3 % F; 0,9-3 % 
P
2
O
5
. Кристаллическая фаза представлена кальцитом, кварцем и псевдоволластонитом. 
Фосфогипс  –  отход  производства  экстракционной  фосфорной  кислоты  ТОО  «Завод 

314 
фосфорных  удобрений»  г.  Тараз,  получаемый  путем  сернокислотного  разложения  Каратауского 
фосфоритового  концентрата.  По  химическому  составу  фосфогипс  на  94-98  %  состоит  из 
сернокислотного  кальция,  который  в  зависимости  от  условий  производства  фосфорной  кислоты 
может  находится  в  двуводной,  полуводной  и  безводной  модификациях.  В  качестве  примесей 
присутствуют  1,0-1,5  %  P
2
O
5
,  некоторой  количество  кремнезема  и  полуторные  оксиды  (Al
2
O
3 
и 
Fe
2
O
3
).  Фосфогипс  в  высушенном  состоянии  представляет  собой  мелкодисперсный  порошок,  в 
котором преобладают частицы величиной от 20 мкм до 200 мкм; РН средней пробы фосфогипса 
колеблется от 2,7 до 3,5, плотность составляет от 2,3 до 2,56 г/см
3
. 
Цеолит  –  полиминеральная  порода,  цеолитовая  составляющая  в  основном  представлена 
гейландит-клиноптилолитовой  минерализацией.  По  данным  рентгенофазового  анализа 
относительное  количественное  содержание  минералов  в  породе  представлено  в  ряду: 
клиноптилолит  >  кварц  >  гейландит  >  монтмориллонит  >  полевой  шпат.  Средний  химический 
состав цеолитовой породы, %: SiO
2 
– 66,28; TiO
2
  –  0,34;  Al
2
O
3 
– 12,52;
 
Fe
2
O
3 
– 2,36; MgO – 1,66; 
CaO – 2,27; Na
2
O – 1,04; K
2
O – 3,24, прочие – 10. 
Шунгит представляет собой композит, матрицу которого образует углерод. В углеродной 
матрице  равномерно  распределены  высокодисперсные  (менее  10  мкм)  частицы  силикатов. 
Контактная  поверхность  силикатов  с  углеродом  более  10  м
2
/г.  По  данным  рентгенофазового 
анализа,  в  породе  идентифицированы  следующие  минералы:  кварц,  полевой  шпат,  мусковит  и 
гипс.  Шунгитовый  углерод,  обладает  аморфной  структурой  и  поэтому  на  рентгенограмме  не 
идентифицируются. Средний химический состав шунгитовой породы, %: SiO
2 
– 57,0; TiO
2
 - 0,24; 
Al
2
O
3 
- 4,0;
 
Fe
2
O
3 
– 2,5; MgO – 1,2; CaO - 0,3; Na
2
O – 0,2; K
2
O – 1,5, S – 1,2; С – 12,0. 
Композиционные материалы получали следующим образом. Карбонатно-бариевые хвосты 
обжигали  при  температуре  850-900°С.  Обожженный  материал  имеет  большую  удельную 
поверхность  (450-490  м
2
/г),  чем  исходный  (300  м
2
/г),  что  объясняется  диспергацией  и 
образованием  мелкокристаллических  структур  оксида  магния,  низкотемпературного  белита,  что 
отчетливо видно на микрофотографии (рисунок 1). 
 
 
 
Рисунок 1. Микрофотография продуктов обжига хвостов 
 
Цеолит  или  шунгит,  полуводный  фосфогипс  и  гранулированный  фосфорный  шлак 
отдельно размалывают до удельной поверхности 290-320 м
2
/г. 
Композиционные  вяжущие  получают  смешиванием  измельченных  компонентов  в 
установленных  пределах.  Из  полученного  вяжущего  при  водотвердом  отношении  0,4 
изготавливали  образцы  –  балочки  размером  4x4x16  см,  которые  твердели  в  воде  в  течении  6 
месяцев.  Результаты  испытаний  образцов  через  определенные  промежутки  времени  твердения 
приведены в таблице 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

315 
Таблица 1 – Содержание компонентов и свойства образцов 
 
Содержание компонентов, мас. % 
Предел прочности при сжатии, МПа 
R
изг
 
R
сж
 
Гран. 
фосф. 
Шлак 
Дву 
водный 
гипс 
Обож. 
карбонатно-
бариевые 
хвосты 
Фосфогипс 
Цео-
лит 
Шун-
гит 
28 
сут 
3 
мес 
6 
мес 
28 
сут 
3 
мес 
6 
мес 
Известное вяжущее 
25 
15 
30 
55 
55 
55 
35 
35 
20 
30 
35 
10 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
6,0 
5,8 
5,2 
4,5 
6,8 
6,6 
6,0 
4,95 
7,2 
6,8 
6,3 
5,8 
23,2 
19,7 
19,8 
18,7 
25,1 
21,5 
21,3 
19,1 
26,7 
23,0 
22,0 
21,2 
Предлагаемое вяжущее 
20 
25 
30 
- 
- 
- 
10 
15 
20 
45 
40 
35 
25 
20 
15 
 
6,3 
6,0 
6,1 
6,7 
6,3 
6,2 
7,5 
6,9 
6,7 
28,7 
24,2 
22,4 
31,2 
27,9 
25,3 
34,5 
30,4 
27,9 
20 
35 
30 
- 
- 
- 
10 
15 
20 
45 
40 
35 
 
25 
20 
15 
6,9 
6,4 
6,1 
7,1 
6,9 
6,4 
7,9 
7,6 
7,0 
40,5 
37,0 
35,8 
42,6 
39,5 
38,0 
45,8 
42,0 
40,5 
 
Результаты,  приведенные  в  таблице,  свидетельствуют  о  том,  что  предлагаемое  вяжущее 
имеет  достаточно  высокие  показатели  прочности  при  изгибе  и  сжатии.  Обладая  высокой 
адсорбционной  способностью,  цеолит,  так  же  как  и  шунгит,  регулирует  распределение  жидкой 
фазы  при  протекании  процессов  растворения  и  коллоидации.  Активность  цеолита  и  шунгита  по 
отношению  к  образующимся  в  системе  растворам  (поровой  жидкости)  приводит  к  образованию 
адгезионных структур, способствующих повышению прочности затвердевшего камня. 
Таким образом, предложен состав вяжущего, применение которого позволяет эффективно 
использовать  отходы  производства,  расширяя  тем  самым  сырьевую  базу  промышленности 
строительных материалов, и экономить значительное количество цемента. 
 

жүктеу/скачать 7,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: