ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

При разработке полезных ископаемых происходят крупные геотектонические нарушения земной поверхности заражения окружающей среды твердыми, пыле,- газо- и гидроотходами.

Так в Тырнаузе при обогащении молибденово- вольфрамовых руд образуется более 1,5 млн. м ³ хвостов в год. Входящая в них горная масса представляет собой мелкозернистый песок, состоящий из зерен пироксена, кварца, гранита и обломков кристаллических сланцев и новообразований, содержащих в основном соли щелочноземельных и немного щелочных металлов.

Проведены исследования по утилизации хвостов обогащения в качестве закладочных твердеющих смесей с различными добавками: глиной, цементом и силикатами.

При связывании глины с горной массой вязкость возрастает пропорционально количеству вводимого глинистого грунта (табл.1). При добавлении глинистого грунта в количестве 10% горная масса становится связной и в сухом состоянии имеет сопротивление разрыву 0,5 кг/см ².

Прочность смеси горной массы и суглинка в зависимости от соотношения

табл. 1

Более высокие значения сопротивления разрыву получены при добавках суглинка в виде суспензии: повышение прочности составляет около 10% при добавке к песку 10% глинистого грунта и около 25% при добавке его около 50% (табл. 2). Наибольшая прочность достигнута при оптимальной влажности смеси 22% и добавке по 50% песка и суглинка.

Прочность образцов смеси песка и суглинка без уплотнения

табл. 2

При добавлении в горную массу в качестве связующее бентонита, представляющего собой жирную глину с преобладанием монтмороллонита и бейдемета, в количестве 5% происходит увеличение прочности образцов в воздушно-сухом состоянии на сжатие до 4 кг/см ².

Добавка цемента образует дополнительные связи между частицами и их агрегатами, увеличивая механическую прочность смеси. Высокая прочность цементогрунта объясняется тем, что наличие в хвостах карбоната кальция помимо цементации элементарных частиц вызывает устойчивую коагуляцию тонкодисперсных частиц с образованием прочной водоустойчивой микроструктуры. Еще больше улучшает условия твердения цемента введение небольших количеств извести.

При цементации глинистых грунтов добавка до 2% сернокислого кальция повышает их прочность. Наиболее выгодный для закрепления грунта цементами является рН в пределах 6,5-8, а породы с рН более 10 для закрепления цементами не пригодны. При значении рН около 8-9, добавка 2% цемента марки 400 создает прочность 0,270 кг/см ² в воздушно-сухом состоянии и 0,207 кг/см ² водонасыщенном.

При введении в породу силиката натрия (жидкое стекло) состава Na ₂O и SiO ₂

цементирующим веществом является гель кремниевой кислоты. Высокая прочность смеси достигается при расходе твердого силиката натрия 2%, что соответствует введению в горную массу по 200 дм ³ на 1 м ³ раствора жидкого стекла 10%-ой концентрации и хлористого кальция.

Добавление вяжущих в пределах 1-10% по весу увеличивает прочность смесей до 5-10 кг/см ². Утилизация отходов в качестве твердеющих закладок позволяет управлять состоянием горных массивов, сохранять экологическое равновесие в районах горных разработок.