Строительные материалы добыча способ

Природные строительные материалы. Способы добычи

Щебень, гравий, бутовый камень, валуны, песок и др. являются природными строительными материалами, которые получают путём механической обработки горных пород (естественные природные скопления минерального сырья с более-менее постоянным минеральным и химическим составом). Технологические и физико-механические свойства при этом сохраняются. Помимо природных строительных материалов из горных пород получают искусственные строительные материалы, например, стекло, цемент, керамика.

Уже говорилось о том, что ещё на ранних этапах развития человек использовал разные природные материалы, находившиеся как на поверхности земли, так и в её недрах. Человек развивался, потребности росли и повышались требования к качеству материалов, а, значит, появлялись более сложные способы обработки природного сырья. Самым известным таким примером служит «превращение» глины в камень путём обжига.

Каким образом происходит добыча природных материалов?

Добывают природный камень в основном открытым способом в карьерах – коренных (гранит, известняк, песчаник) или рыхлых (гравий, песок, глина) месторождениях. Реже добыча происходит подземным или подводным способом. Всё зависит от условий залегания пород. От этих же условий, а также от качества и географического положения различают промышленные карьеры и, так называемые, притрассовые. Первые действуют более 10 лет, обладают большим запасом сырья, с хорошим оснащением, не связаны с конкретными строительными объектами, вторые же, как правило, расположены недалеко от строительных объектов и действуют менее 10 лет. Себестоимость материалов притрассовых карьеров выше себестоимости материалов промышленных карьеров.

Сам процесс добычи может осуществляться различными способами:

• механическим. С помощью экскаватора добывают осадочные породы; лопатами и клиньями отделяют глыбы слоистых, столбчатых пород; распиловкой на блоки камнерезными машинами добывают слабые породы (например, ракушечник).
• буровзрывным. Разработка магматической породы после предварительного бурения скважин продолжается с помощью взрывчатых веществ. Таким способом можно получить большое количество бутового камня и щебня.
• распиливание. Применяется, в основном, для разработки твёрдых пород, таких как мрамор или гранит. Используются баровые машины или термогазоструйные аппараты (раздробление породы происходит под термическим воздействием горячей струи).

Добытые природные материалы подвергают либо дальнейшей обработке пневматическими инструментами и станками с целью получения требуемой фактуры: гладкой, грубой, рифленой, бугристой и т.д., либо дроблению в камнедробилках и камнекрошилках (получение щебня, каменной крошки, карьерного песка) с последующей промывкой или обогащением.

Источник

Нерудные строительные материалы

Минералы природного происхождения, используемые в натуральном виде для целей строительства, но при этом не содержащие горючих веществ и металлов, носят название нерудных строительных материалов. Это, прежде всего: песок, щебень, гравий, гранит, известняк, глина. Также существуют и искусственные нерудные материалы, созданные на основе естественных минералов – бетон, керамзит, цемент.

Добыча открытым способом

Традиционным способом добычи этого вида полезных ископаемых является открытая выработка в карьерах и котлованах. Тщательно изучая условия залегания горных, осадочных, изверженных и метаморфических пород, определяют физические свойства будущего сырья для строительной индустрии. Именно они определяют геологическую структуру разрабатываемого месторождения: глубину и чередование слоёв, наличие грунтовых вод, объём вскрышных работ.

После планировки местности и принятия мер по отводу грунтовых вод, приступают непосредственно к вскрышным мероприятиям, заключающимся в снятии и удалении пустой породы в отвалы. Как правило, это наиболее трудоёмкая и затратная часть разработки месторождения, связанная подчас с взрывными работами, размыванием породы под воздействием сильного напора воды, использованием специальной землеройной техники.

С удалением поверхностного слоя, открывается доступ к нерудным материалам, разработка которых ведётся одним или несколькими уступами, высота их при этом определяется твёрдостью породы. Наиболее плотные породы взрывают, чтобы потом крупные глыбы опять же взрывать, а более мелкие – обрабатывать механическим способом. Рыхлые массивы разрабатывают экскаваторами, иногда применяя и гидромеханическое воздействие.

После чего полезные ископаемые доставляют на заводы автомобильным, железнодорожным или конвейерным видом транспорта. Где они подвергаются дальнейшей обработке.

Механическая обработка

Сортировка

Первоначальным этапом обработки нерудного сырья является сортировка. Благодаря ей добытые минералы очищаются от примесей и разделяются по крупности. В основу сортировки положены механическое, гидравлическое, пневматическое, электромагнитное воздействие, позволяющее за счёт разных физических свойств зёрен исходного материала производить распределение по фракциям.

Дробление

Для получения из горных пород песка и щебня нужных размеров применяется дробление. Четвертая часть расходов на производство нерудных строительных материалов затрачивается именно здесь. Для выполнения этой технологической операции используют конусные, молотковые, роторные, ударно-шнековые и щековые дробилки. В зависимости от плотности и фракций исходного сырья, процесс дробления может доходить до четырёх стадий.

Классификация

Процесс дальнейшего фракционирования зернистого материала находит воплощение в гидравлических или механических классификаторах, осуществляющих его разделение в зависимости от скорости падения составляющих элементов, находящихся внутри жидкости. Гидравлические классификаторы работают за счёт напора воды, а механические имеют в своём составе механизмы взмучивания и разгрузки, что позволяет и тем и другим производить по размерный отбор.

Промывка или сухая очистка

Для промывки нерудных материалов используются барабанные, вибрационные и корытные мойки. С её помощью избавляются от глины и пыли. Так как данный метод связан с большим расходом воды и трудностями последующего обезвоживания, то в последнее время стало актуальным применять сухую очистку. Путём выделения и отправления в отвал мелких зёрен, содержащих наибольшее количество примесей.

Распиловка, шлифовка, полировка, окантовка

Все эти способы (распиловка, шлифовка, полировка, окантовка) находят применение при разработке материалов высокой прочности и крупных габаритов (гранит, мрамор), а также при обработке уже готовых облицовочных плит, содержащих в своём составе нерудные минералы.

Высушивание и измельчение

Современная промышленность выпускает широкий ассортимент установок, предназначенных для сушки и измельчения сыпучих строительных материалов. Технологий, являющихся завершающей стадией в процессе получения песка, щебня, гравия, шлаков, искусственных материалов.

Хранение и транспортировка

Для перевозки сыпучих нерудных материалов используют автомобильный, водный и железнодорожный транспорт. Причём сам материал располагают, как правило, навалом, избегая перегрузки с целью недопущения потерь при транспортировке. Иногда применяют специальные прокладки или подкладки, также используют прочную тару, позволяющую производить погрузо-разгрузочные работы.

Хранение строительных материалов производится на складских площадках или в ангарах, обеспечивающих защиту от влаги и пыли, а также механических воздействий.

Применение в строительстве

Несомненными достоинствами нерудных материалов являются их распространённость в природе и возможность использования в начальном виде без обогащения и выделения какого-либо компонента. Именно благодаря своим свойствам, этот класс полезных ископаемых нашёл широкое применение во всех отраслях строительства, таких как:

• Прокладка автомобильных и железнодорожных магистралей.
• Возведение гидросооружений, мостов, защитных корпусов объектов повышенной опасности, сооружение аэродромов.
• Укладка фундаментов.
• Производство строительных смесей и материалов.
• Благоустройство территорий.
• Отделка зданий и сооружений.

Всегда и везде при строительстве любых объектов требуются песок, гравий, щебень, керамзит, цемент, бетон, кирпич и множество других изделий и материалов, в основе которых лежат нерудные минералы и элементы. Они прекрасно справляются с ролью несущих конструкций, служат в качестве гидроизоляции и утеплителей, обеспечивают многократный обмен воздуха в помещениях, а также предоставляют возможность декоративно-художественного оформления создаваемых объектов.

Месторождения в России и мире

Месторождения нерудных строительных материалов представлены в природе:

• Ангидридами и гипсами.
• Глиной.
• Карбонатами (мелом, доломитами, мергелями, туфами).
• Песками, песчаниками, песчано-гравийными смесями.
• Строительными камнями.

Территория России богата этими полезными ископаемыми:

• Песчано-гравийные месторождения присутствуют в Московской, Нижегородской, Ленинградской, Ульяновской, Самарской, Псковской, Ростовской областях. На территории Карелии, Татарстана и Чувашии. Имеются большие запасы в Красноярском крае, а также на Урале, в Иркутской области, Бурятии. На учёте находятся 1269 месторождений, из которых 600 – эксплуатируются.
• Легкоплавкие и тугоплавкие глины, а также бентониты распространены на Урале, в ряде северо-восточных областей европейской части России, а также на юге европейской части страны.
• Огромные запасы карбонатных ресурсов сосредоточены в Ростовской и Саратовской областях, на юге Карелии, в Кузбассе. Имеются месторождения на Урале, Алтае и в Саянах.
• Гипсовые залежи обнаружены в Архангельской, Псковской и Тульской областях, на Кавказе и в Иркутской области.
• В пределах нашего государства располагаются 1000 месторождений строительных камней. Это, прежде всего Карелия, а также в горные районы страны: Алтай, Урал, Саяны. Ещё: Забайкалье и Приморский край.

Если взглянуть на геологическую картину мира, то крупнейшими запасами строительных минералов обладают страны СНГ, США, Франция, Германия, Италия, Турция, Китай, Япония и Австралия.

Мировые запасы

Общемировые запасы нерудных материалов для строительства можно приблизительно оценить следующим образом:

• Песок. Самый распространённый в природе материал, ежегодное потребление которого оценивается в 100 млн. тонн. Миллионы карьеров (среднестатистический запас 24 тыс. т.), множество пустынь, залежи на дне водоёмов – позволяют с уверенностью утверждать, что его запасов хватит надолго. Причём он ещё и обладает возможностью восстановления.
• Глина и каолин – 20-25 млрд. тонн.
• Мировые запасы карбонатного сырья оценить достаточно трудно. Только на территории России его запасы оцениваются в 40 млрд. тонн, а страны СНГ располагают лишь 3,1 млрд. тонн.
• Гипс – 7,5 млрд. тонн.
• Строительный камень. При 0,4% мирового производства этого стройматериала, запасы его в России оцениваются в 20 млрд. м 3 .

Страны, добывающие нерудные материалы

Основными разработчиками нерудных материалов в мире являются:

• США – 25% мирового производства гравия и песка.
• Лидерами по добыче гипса являются Китай, Иран, Турция, США, Испания.
• Природный камень больше всего разрабатывают Китай, Индия и Италия.
• Значительными запасами и возможностью добычи мела располагают Франция, Великобритания, Германия, Дания.
• Крупнейшими экспортёрами каолина на мировом рынке выступают США, Бельгия, Великобритания, Бразилия, Украина.

Необходимо отметить, что эти данные весьма противоречивы, так как подчас фирмы-разработчики нерудных материалов, зарегистрированные в одной стране, производят добычу и разработку на территории других государств. В 2016 году крупнейшие компании производители строительных материалов представляли Францию, Ирландию, Японию, Германию и Швейцарию, это естественно не говорит о том, что на территории всех этих стран ведётся крупномасштабная разработка нерудных строительных материалов.

Источник

Строительные полезные ископаемые. Способы добычи полезных ископаемых

Органические и минеральные образования земной коры – это полезные ископаемые. В большинстве случаев химический состав, а также физические свойства позволяют задействовать их в производстве. Стоит заметить, что скопление полезных ископаемых может иметь различный вид: жила, сток, пласт и т.п.

Значительная концентрация материалов в одном месте называется месторождением (бассейном). Давайте подробно разберемся, что же такое строительные полезные ископаемые, как их добывают и где, собственно, используют.

Общие сведения и понятия

Строительные полезные ископаемые (или нерудные, неметаллические) применяются в промышленности. Интересно то, что они могут быть использованы как в естественном своем виде, так и в качестве сырья. Это минералы и горные породы, о чем мы поговорим немного позже.

Из списка нерудных ископаемых стоит исключить подземные воды, нефть, газ, уголь и другие горючие материалы. В это же время песок, щебень, гравий и т.п. можно относить к нерудным. Статистика показывает, что за последние 7-10 лет ископаемые, используемые в строительстве, обогнали по объемам добычи рудные материалы.

Неметаллическая группа отличается от металлической тем, что состав изделия может сильно изменяться в зависимости от месторождения и других параметров. Поэтому перед добычей всегда требуется оценка возможностей применения того или иного материала в конкретной сфере.

Горная порода

Вещество данного происхождения может находиться в твердом, мягком или рыхлом состоянии в зависимости от материала. По сути, горные породы – это рыхлые или плотные материалы, из которых сформирована земная кора. Они могут состоять из однородных или нескольких видов минералов, обломков других пород и т.п. Состав ископаемого зависит от процессов, протекающих в земной коре. Если приводить самые яркие примеры горных пород, используемых в строительстве, то это песок, глина, гранит, базальт, соль, каменный уголь и другое. Сложно говорить о том, какая из трех групп горных пород используется чаще всего в промышленности. Если рассматривать осадочные породы, то это песок и известняк. Метаморфические породы богаты сланцем и глиной.

Более подробно о минералах

Минерал представляет собой однородное тело, как правило, твердое. По сути, этот компонент можно считать основной составляющей горных пород. Конечно, стоит понимать, что минералов на сегодняшний день огромное количество. Например, кварцевая группа состоит из множества элементов: аметист, хрусталь, цитрин и т.п. Примечательно то, что вода не относится к минералам. Обусловлено это тем, что ее классифицируют как жидкое состояние минерала под названием лед.

Все мы знаем о том, что строительные полезные ископаемые должны соответствовать ряду требований, основные из них следующие: твердость, ковкость, хрупкость и т.п. В большинстве случаев они обладают оптическими свойствами. Такими, например, как блеск и цвет, пренебрегают, но только если они не оказывают существенного воздействия на кристаллическую структуру ископаемого. А сейчас рассмотрим, где чаще всего используются горные породы.

Применение

Неметаллические ископаемые могут применяться где угодно. Если говорить о хозяйстве, то они чаще всего играют роль строительных материалов. Для этого лучше всего подходит гранит, мрамор, известняк. В качестве сырья используют различные минеральные удобрения типа фосфорита, апатита и калийных солей.

Для химического производства нерудные полезные ископаемые тоже имеют большое значение, так как там используется сера, апатит и т.п. Широко применяются горные породы и в металлургии. В качестве флюсов привлекают известняки и кварциты, а для создания огнеупорных конструкций может быть использован доломит, магнезит, а также огнеупорная глина. Примечательно то, что разнообразие свойств позволяет использовать один и тот же компонент в различных сферах промышленности. К примеру, графит нашел свое применение в металлургии, электротехнике, ядерной энергетике и химической промышленности.

Способы добычи полезных ископаемых

Человечество на протяжении многих сотен лет придумывало все новые и новые методы добычи ископаемых. За это время сформировалось несколько способов:

Но так можно добывать только твердые полезные ископаемые. По статистике, примерно 90% бурых углей и 70% руд получают открытым способом. В это же время жидкие и газообразные полезные ископаемые добывают совершенно другим методом. Для этого бурят скважины, через которые откачивают газ, нефть и др. в специальные хранилища.

Способы добычи полезных ископаемых, используемых в строительстве, ограничиваются карьерами. По сути, это полностью механизированный труд, который подразумевает использование бульдозеров и другой тяжелой техники. В любом случае перед добычей сначала определяют глубину залегания, а также условия и только потом определяются со способом. К примеру, начинать добычу в некоторых карьерах нецелесообразно только потому, что слишком велики затраты на транспортировку.

Классификация нерудных материалов

Разнородность неметаллических природных ископаемых приводит к тому, что их крайне сложно классифицировать. Как было отмечено выше, один компонент может использоваться где угодно. Тем не менее вышеуказанные ископаемые разделяют на две основные группы:

• по области использования: горное, химическое сырье и горно-металлургическое сырье, строительные материалы, а также кристаллы (технические);
• по геологическому происхождению: горные породы (относятся к самому распространенному виду неметаллических полезных ископаемых, имеют относительно простую структуру).

Кроме того, существуют минералы – более редкие ископаемые с небольшими месторождениями. Они имеют высокую стоимость.

Несколько важных моментов

Мы рассмотрели все существующие на сегодняшний день классы полезных ископаемых. Как видите, это весьма обширная группа. Стоит обратить внимание на то, что практически на всем земном шаре есть полезные ископаемые. Отличия могут заключаться лишь в их составе, глубине залегания, а также в химических свойствах. В мире постоянно ведется разработка полезных ископаемых, открываются новые карьеры, строятся скважины и шахты.

Заключение

Мы ознакомились с тем, что такое строительные полезные ископаемые. Конечно, вряд ли их можно назвать именно так, ведь они находят свое применение и в других сферах промышленности. Тем не менее вряд ли можно представить современное строительство без мировой добычи неметаллических ископаемых. Взять хотя бы такой вяжущий элемент, как песок. Ни один дом нельзя построить без него. Но стоит понимать, что полезные ископаемые земли формируются довольно долго под низкими и высокими температурами, большим и малым давлением. По этой простой причине имеет смысл использовать природные ресурсы более рационально.

Теперь вы знаете основные названия полезных ископаемых и их классификацию.

Источник