О ДОБЫЧИ БАЗАЛЬТОВ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА БАЗАЛЬТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

АННОТАЦИЯ

В данной статье анализируется современное состояние добычи и переработки базальтов в Узбекистане, качество выпускаемой базальтовой продукции, а также ассортимент выпускаемых изделий и состояние машинного парка базальта перерабатывающих предприятий. Выявлены причины малого объема добычи и переработки базальтовой породы, включая низкий производственный потенциал машинного парка перерабатывающих предприятий и незначительный ассортимент, и низкое качество выпускаемой продукции. Предлагаются пути увеличения объёма добычи базальтовой породы и повышения качества продукции путем очистки породы от шламов, гидрооксидов, солей, золы (далее шламы). Рассмотрены возможности расширения ассортимента выпускаемых изделий за счет типизации и внедрения новых технологий обработки базальтов.

ABSTRACT

This article analyzes the current state of basalt mining and processing in Uzbekistan, the quality of manufactured basalt products, as well as the range of manufactured products and the state of the machine park of basalt processing enterprises. The reasons for the small volume of mining and processing of basalt rock have been identified, including the low production potential of the machine park of processing enterprises and the insignificant range and low quality of products. Ways are proposed to increase the volume of basalt rock production and improve the quality of products by cleaning the rock from sludge, hydroxides, salts, and ash (hereinafter referred to as sludge). The possibilities of expanding the range of manufactured products through typification and introduction of new basalt processing technologies are considered.

Ключевые слова: базальтовая порода, добыча, переработка, качество изделий, ассортимент продукции, очистка базальта.

Keywords: basalt rock, mining, processing, product quality, product range, basalt cleaning.

Потребность народного хозяйства республики Узбекистан в материалах из местного сырья во многом определяется широким применением композиционных и огнеупорных материалов на основе стеклообразных, углеродных и керамических веществ, а также других заменителей. Хотя не все вышеперечисленные материалы производятся в нашей республике, то изделия из них широко используются в бытовой технике, автомобилестроении, самолетостроении, промышленности и т.д. В связи с этим, в XX веке учёными ряда стран предложен экологически чистый и невредный для здоровья человека материал, получаемый из горной породы – базальт. Успехи, достигнутые учеными и специалистами России, Германии, США, Японии, Индии, Китай и т.д. по использованию базальтов, давно и успешно применяются на практике.В настоящее время доказана возможность получения разного рода ценных материалов, которые имеют большое значение для человечества [1-3].

Узбекистан является одной из ведущих стран мира, которые располагают богатыми базальтовыми природными ресурсами. В Узбекистане добычей и переработкой базальтов занимаются более десяти негосударственных базальта перерабатывающих предприятий. Однако из них более или менее постоянно действующими можно считать два или три. Поэтому объем переработки базальтов по Узбекистану за один день, в среднем, составляет примерно не более 25÷30 тонн [1].

Следует отметить, что базальта перерабатывающие предприятия Узбекистана, в основном, специализированы на выпуске базальта волокнистых материалов, которые используются в качестве теплоизоляционного материала. Для этих предприятий характерна слабая техническая оснащенность рабочих мест и отсутствие эффективных методов получения базальтовой продукции. Как правило, используются трудоёмкие способы добычи базальтов, связанные с большими расходами, и практически не применяются технологические решения касающиеся повышению качества продукции, что ограничивает расширения ассортимента базальтовых изделий.

В настоящее время потребности народного хозяйства нашей страны на теплоизоляционные волокна полностьюне удовлетворяются. Предъявляемые к этим материалам требования по основным критериям качества, таким как огнеупорность и пожарная безопасность, температура устойчивость, водоупорность и кислотоустойчивость, отсутствие газо выделения при нагреве, низкая плотность и долговечность в условиях переменных тепловых и климатических нагрузок и т.д. не соответствуют современным стандартам.

Область использования продукции из базальтов на мировом рынке расширяется очень интенсивно. День за днем появляются новые базальтовые изделия такие как: базальтовые плиты и маты, трубы и арматура, картоны и звукопоглотители, армирующие и композиционные материалы, метало заменители и шары, шаровые мельницы и пр. Однако, в Узбекистане - как было отмечено выше, мощность существующих базальта перерабатывающих предприятий, качество сырья и продукции не отвечают требованиям внутреннего рынка.

Таким образом, актуальность проблемы увеличения объема добычи и улучшения качества базальтовых изделий обусловлена ростом потребностей в базальтовой продукции и устойчивым спросом на нее не только в нашей Республике, но и на международном рынке. Поэтому эффективность использования богатств базальтовых месторождений Узбекистана посредством увеличения объема добычи базальтовых пород, повышения качества и расширения ассортимента базальтовой продукции, разработки новых валюта сберегающих методов переработки базальтов сегодня является особенно востребованным. Это повысит качество переработки породы, будет способствовать экономическому развитию базальтоперерабатывающих предприятий Республики и созданию дополнительных рабочих мест.

В природе Узбекистана наблюдаются в основном поверхностные залежи базальтовой породы, средний диаметр которых колеблется в пределах 250÷300 mm. [1,4]. Поэтому базальты добывают только открытым способом с использованием маломощных взрывных работ. После чего порода транспортируется до месторасположения предприятий, где базальтов дробят до размеров требуемых фракций.

В природе Узбекистана наблюдаются в основном поверхностные залежи базальтовой породы, средний диаметр которых колеблется в пределах 250÷300 mm. [1,4]. Поэтому базальты добывают только открытым способом с использованием маломощных взрывных работ. После чего порода транспортируется до месторасположения предприятий, где базальтов Материалы и методы. Анализ процессов добычи базальтов Узбекистана: «Гавасай», «Асмансай» и «Айдаркуль» показал, что все базальта перерабатывающие предприятия расположены на определенном расстоянии от месторождения. В некоторых случаях данное расстояние достигает 700 km и больше, что повышает расходы на транспортировку сырья и влияет на себестоимость конечной продукции. Доля участия остальных транспортных средств и иного оборудованияпо добычи и переработке базальтов не очень велики. К числу причин такого положения можно отнести:

• частое использование ручного труда для разгрузочных или погрузочных работ;

• использование технических средств с низкой производительностью;
• применение нетипового плавильного или иного оборудования;
• малые инвестиции для роста производительности базальта перерабатывающих предприятий;
• малый опыт и отсутствие высококвалифицированных специалистов.

Частое использование ручного труда для разгрузочных или погрузочных работ и применение для вскрышных работ нетрадиционной техники, руководители предприятий аргументируют их дешевизной, малой мощностью предприятия, нехваткой средств, для организации на местах полу автоматизированных или автоматизированных погрузочных и разгрузочных работ. В свою очередь, применение нетиповых плавильных печей или иного оборудования, препятствующих росту производительности предприятий, объясняют дороговизной оборудования, их доставки и монтажа, а также малой привлекательностью данной отрасли и отсутствия инвестиций извне.

Исследования показали, что рекламой базальтовой продукции отечественных предприятий-производителей, в течении последних 10-15 лет не занималось ни одно рекламное агентство. Размещение базальта перерабатывающего предприятия вблизи базальтового месторождения действительно является дорогостоящим процессом. Доставка топливных и энергетических ресурсов до горных склонов и по местности, и обратно до места расположения предприятия не является эффективным вариантом решения вопроса.

Одновременно, развитие объема добычи и производства по переработке базальта невозможно без создания мощных баз погрузочно-разгрузочных транспортных средств и внедрения их в практику. Базальта перерабатывающие предприятия, из-за нехватки финансовых средств, такую задачу пока не могут решить. Поэтому, оптимальным вариантом решения вопроса остается использование современных методов добычи, транспортировки и переработки базальтовой породы. Также необходимо обеспечить взаимозаменяемость покрытия их расходов и повышение качества продукции.

Исходя из вышеизложенного, предлагается применить в производстве базальтов следующие варианты решений:

• размещать базальтоперерабатывающие предприятия вблизи базальтовых месторождений;
• изыскивать альтернативные производственные решения для повышения объема добычи местных базальтовых сырьевых ресурсов;
• использовать современные методы переработки базальтов;
• внедрять новые технологии, включающие начальную переработку породы на месте;
• применять методы, обеспечивающие улучшение качества сырья и в конечном счете готовой продукции, позволяющие снизить себестоимость изделий.

В результате исследования производственной деятельности базальта перерабатывающих заводов Узбекистана выявлено, что после дробления, породы подвергаются плавлению. По существующим технологиям предприятий чистка и сортировка породы не предусмотрена.

Анализ технологических процессов в этой отрасли показывает, что производители базальтовой продукции в нашей стране считают сортировку не нужным процессом, так как крошки после дробления по фракциям отправляются в плавильную печь, в конечном счете из базальта получают низко качественный базальта волокнистый - тепло изоляционный материал. Такие факторы как: зерновой состав и форма зерен породы; содержание на базальте пылевидных и глинистых частиц; содержание в составе слабых пород; содержание в базальтах вредных примесей; радиоактивность и засоленность базальтов, типизации базальтов и свойства не учитываются.

В технической литературе не обнаружены сведений о влияниях шламов на качество базальта волокнистых материалов, которые могут вызывать преждевременную коррозию изолированного объекта. Производители базальтовой продукции считают, что на мокаемость базальтовой крошки не влияет на её дальнейшую обработку, сырье не портится, и на него не действуют атмосферные осадки. В результате базальтовая крошка хранится даже на открытом воздухе. Отсутствует доказательство того, что оставшиеся соли на теплоизоляционном базальта волокнистом материале не могут вызывать преждевременную коррозию изолированного объекта. В то же время установлено, что базальта волокнистые материалы интенсивно впитывают воду, сырой воздух и намыкаются в агрессивной среде [4].

При изучении базальта волокнистых теплоизоляционных материалов, после их использования в течении ряда лет, обнаружена коррозия на поверхности металлических трубопроводов. Данное явление можно объяснить тем, что базальтовая порода подвергалась плавлению без очистки из нее шламов.

Коррозию можно заметить на поверхности труб находящихся под землёй и на поверхности земли. Причину появления коррозии можно объяснить высокой вода поглощаемостью базальта волокнистых материалов и содержанием в составе ваты солей.

Как правило, присутствие на базальтах шламов можно объяснить засолённостью почвы базальтовых месторождений и породы. По известным данным степень засоленности орошаемых земель Республики Узбекистан высокая и в том числе тех земель, где расположены крупные запасы базальтовых месторождений. Например, средняя засоленность земель Наманганской области (расположение месторождения «Гавасай») доходит до 28%, Джизакской области (месторождение «Асмансай»)- 85,4% и Навоийской (месторождение «Айдаркуль») - 92,9% [5-7].

Рисунок 1. Типичные варианты коррозии при длительном использовании базальта волокнистых материалов для изоляции

Влияние солей на качество, работоспособность и долговечность базальтовых теплоизоляционных материалов изучалось путем наблюдения за состоянием трубопроводов г.Навои области, где были использованы базальта волокнистые теплоизоляционные материалы различной толщины производимые местными предприятиями. При этом использованы теплоизоляционные материалы. Данные и результаты наблюдения приведены в табл. 1.

Больший коррозийный слой наблюдался у поверхности труб, на которых традиционно наматывают базальтовый теплоизоляционный материал, толщина которого составляла 50÷80 mm. Выявлено, что коррозийный слой под базальтовым теплоизоляционным материалом, толщиной 100 mm достигал 0,5 mm.

Таблица 1.

Результаты исследования коррозиостойкости поверхности труб

Изучение и анализ последствий использования теплоизоляционных материалов, полученных из неочищенных базальтов, показали, что они склонны к вызову коррозии. Выявлено, что в теплоизоляционных материалах наряду с шламами, обнаружены такие соли как: NaCl, KCl, CaCl. Подобные примеси, оставаясь на базальтовых волокнах, легко взаимодействуют с окружающей средой или с водным пространством. Высокая гигроскопичность ваты вызывает коррозию. Это сокращает сроков использования готовой продукции и объектов их использования, что способствует преждевременной потери полезных свойств базальтовых волокон и вызывает разрушение оборудования.

Для окончательной оценки качества породы изучалось состояние базальтов экспериментальным путем. Для этого произвольно была отобрана порода месторождений: «Гавасай», «Асмансай» и «Айдаркуль» весом по 200 kgот каждого. Образцы пород были разделены на два варианта по 100 kg, в каждом. В одном варианте – 100 kg образца каждого месторождения подвергалось промывке для очистки породы от шламов.

После чего, первым перерабатывались неочищенные базальты и затем эксперименту подвергались «чистые» - очищенные от шламов базальтовые породы. Затем полученные теплоизоляционные материалы укладывалась на экспериментальные части трубопроводов и велись за ними наблюдения. Эксперимент длился в течение 12 лет- до момента появления визуального обнаружения слоя коррозии. Показатели эксперимента занесены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты исследований по определению времени коррозии металлов при использовании «базальтовой ваты», полученной из базальтов различных месторождений

Рисунок 2. Гистограммы срока службы объектов сиспользованием базальтовой ваты в качестве теплоизоляционного материала до и после промывки породы:1- показатели базальтов месторождений «Гавасай», 2- показатели базальтов «Асмансай» и 3- показатели базальтов «Айдаркуль»

Выявлено, что больше шламов по весу было удалено из породы «Айдаркуль». Длительный период использования наблюдался у материалов, полученных из базальтов месторождения «Гавасай», что соответствовало показателям засоленности почвы областей, где расположены базальты. Результаты представлены на гистограмме, показанной на рис. 2.Гистограммы показывают, что самое раннее возникновение коррозии наблюдается в объектах, где применена вата, полученная из базальтов месторождения «Айдаркуль», т.е. максимум через 4 года и «Асмансай» - через 6 лет.Результаты исследования показали сокращение времени появления коррозии в среднем в3,5 раза, что доказывает эффективность очистки базальтов от шламов.

Таким образом, выявлено, что перспективным является удаление шламов с поверхности базальтов путем промывки на специализированной машине - бутаре. Тем самым, достигается сокращение затрат времени на технологический цикл очистки. Подобный подход к выполнению операций легко удаётся с помощью решеточной стенки бутары, которая в данном случае играет роль сита, размер которого подогнан под размер крошек очень простым образом.

В данном случае представляют практический интерес качественные показатели базальтов и их теплоизоляционные материалы, которые продлили срок службы трубопроводов примерно в два раза, о чем свидетельствуют данные, показанные на гистограмме, рис.3.

Рисунок 3. Показатели механической очистки базальтов месторождений «Гавасай», «Асмансай» и «Айдаркуль»

Установлено, что актуальным являются количественные оценки содержимых шламов базальтовых месторождений «Гавасай», «Асмансай» и «Айдаркуль». Выявлено, что каждый, отдельно рассмотренные200 kgбазальтовойпороды, каждого из месторождений,имеют шламы: базальты «Гавасай» −1 %, базальты «Асмансай» −1.5 % и базальты «Айдаркуль» −2 %. При желанииповышения объема переработки сырья данные показатели будут иметь важное практическое значение.

Анализ объема спроса продукции базальта перерабатывающих заводов показал, что теплоизоляционные продукции из базальтовиспользуются в: энергетике, строительстве, дорожном и автомобильном строительстве и т.д. [2,4]. Одновременно, из-за различия свойств и вещественного состава базальтов разных месторождений нет возможности прямого использования зарубежных технологий в Узбекистане. Поэтому одним из возможных вариантов повышения эффективности использования базальтового сырья и организации производство экологически чистой продукции необходимо разработать рациональную технологию переработки местных базальтов с учетом засоленности почвы месторождений.

В целом новые технологии переработки базальтовой породы и новые направления использования различных изделий, выпускаемых на основе базальтовой породы, показывают их неисчерпаемые возможности. Следовательно, перспективным направлением использования базальтовых сырьевых ресурсов Узбекистана и получения кондиционной продукции является проведения комплексное исследование базальтов и расширение производственного потенциала предприятий на основе заданных параметров свойств, вещественного состава и концентрации примесей базальтов. Тем самым достичь производство высоко-качественной продукцииразличного назначения и экономия валютныхсредств республики.

Исследовано современное состояние добычи и качества выпускаемой базальтовой продукции в Узбекистане.     В результате, установлено нерентабельное использование потенциала базальтовых сырьевых ресурсов, низкое качество базальтовой продукции и ограниченный ассортимент выпускаемой продукции. Вместе с тем выявлены неисчерпаемые возможности использования местной базальтовой породы.

Установлено, что объем добычи базальтоввозможно увеличить следующими способами:

• усовершенствованием оборудования машинного парка на базе существующего;
• усовершенствованием имеющихся технологий переработки базальтов и модернизацией действующего оборудования;
• увеличением объема производства по переработке и выпуску базальтовой продукции с применением новых технологий, основанных на создании контролируемых производств в целом, что позволит бережно и экономно расходовать энергетические ресурсы и способствовать безотходной переработке базальтового сырья;

Расширение ассортимента выпускаемой продукции на основе базальта может произойти путем:

• типизации базальтов на основе заданных параметров свойств, вещественного состава и очистки базальтовой породы от шламов;
• сортировкипороды на стадии переработки, что улучшитполезные свойстваи долговечность базальтовых изделий;
• разработкирациональной технологии получения базальтовой продукции в широком ассортименте и с заданными физико-химическими параметрами и внедрение их для решения различных, актуальных задач;
• создании новых видов базальтовой продукции с улучшенными свойствами: огнестойкостью, коррозия стойкостью, диэлектрической проницаемостью, гигроскопичностью и влагоотдачей, кислота стойкостью, щелочен стойкостью, пористостью, плотностью, твердостью и т.д.
• разработки новых методик и рекомендаций по исследованию и использованию базальтовой продукции для их практического применения в народном хозяйстве Узбекистана, в странах СНГ и, в частности, на предприятиях горно-металлургической отрасли.

Список литературы:

1. Курбанов А.А. Специфические особенности базальтов Кызылкума. Монография. Ташкент: Фан.- 2009. -160 с.
2. Курбанов А.А. и Тураев А.С. Краткий обзор о базальте и о получаемых базальтовых материалов. Научно-технический и производственный журнал Горный вестник Узбекистана. Навои, 2007.- № 3.-С. 82-85.
3. Курбанов А.А., Эшов О.К.. Набиева И.А. Анализ современное состояние изготовления огнестойких материалов из минеральных волокон. Научно-технический и производственный журнал Горный вестник Узбекистана. Навои, 2010.- № 2.-С. 87-90.
4. Курбанов А.А., Абдурахмонов С.А. и Тураев А.С. Основы переработки базальтов Кызылкума. Ташкент: Фан. 2010.- 167с.
5. Государственный баланс запасов полезных ископаемых РУз. «Сырьё для производства минерального волокна». Ташкент. -2010.-15 с.
6. Национальный доклад о состоянии окружающей среды и использовании природных ресурсов в РУз. «Ретроспективный анализ 1988-2007гг.». Т., 2008г., стр.74-88
7. Сатторов Л.Х., Курбанов А.А.О некоторых возможностях автоматизации получения базальтоволокнистого фильтрующего материала. «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-14)»: Материалы Международной научно-технической конференции: - Тула, (Россия): Тульский государственный университет, 202014. – С. 152-156.