Интерактивная карта минерально-сырьевой базы и производственного потенциала предприятий Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь

Обогащение глин для производства керамической плитки

В Республике Беларусь производство керамической плитки и керамогранита сталкивается с острой проблемой нехватки качественного отечественного сырья. Практически все разведанные месторождения глин не удовлетворяют технологическим требованиям: они характеризуются повышенным содержанием свободного кварца, карбонатных включений, засоренностью песком, высоким содержанием монтмориллонита и тонкодисперсного кварца, что негативно влияет на процессы формования, спекания и качество готовых изделий. Отсутствие в стране огнеупорных глин, каолинов, полевых шпатов, чистых кварцевых песков и других стратегических материалов вынуждает предприятия (ОАО «Керамин», ОАО «Березастройматериалы») импортировать их, что ведет к росту себестоимости и снижению конкурентоспособности.

Перспективным решением является организация собственного производства по обогащению местного глинистого сырья. Целевым сырьем являются глины различных месторождений (в том числе монтмориллонитовые и сапонито-гидрослюдистые) и каолиновые глины (резервное месторождение «Ситница» и др.).

Методы обогащения:

• гидравлическая классификация – удаление крупных включений (песок, карбонаты) путем разделения в водной среде по размерам и плотности;
• отмучивание – выделение тонкодисперсной глинистой фракции (менее 2–5 мкм), наиболее ценной для керамического производства;
• магнитная сепарация – удаление железосодержащих минералов (магнетит, гематит) с помощью сильных магнитных полей;
• обратная флотация – отделение сульфидов железа и тонкодисперсных шламов от основной глинистой массы;
• кислотное выщелачивание – финишная очистка от изоморфного и пленочного железа с использованием разбавленных кислот (например, соляной или серной) для достижения минимального содержания Fe₂O₃.

Для каолинов особое внимание уделяется снижению оксида железа (содержание в природном каолине месторождения «Ситница» превышает допустимые нормы), а также удалению кварцевых примесей. В результате обогащения содержание Al₂O₃ в каолине возрастает, а Fe₂O₃ снижается до значений, соответствующих ГОСТ 21286-82 «Каолин обогащенный для керамических изделий. Технические условия».

Параллельно предлагается организовать обогащение доломита (на ОАО «Доломит») для получения порошков с содержанием Fe₂O₃ менее 0,1 %, что сделает его пригодным для керамической и стекольной промышленности. Также рекомендуется использовать гранитоидные отсевы РУПП «Гранит» в качестве кварцсодержащего компонента после классификации, что частично заменит импортные полевые шпаты и кварцевые пески.

Разработку рецептур на основе обогащенного отечественного сырья необходимо провести совместно с Государственным предприятием «НИИСМ», УО «БГТУ», отраслевыми институтами НАН Беларуси. Это позволит перейти от выпуска массовой плитки низкой маржинальности к производству широкоформатной ректифицированной плитки, керамогранита с водопоглощением менее 0,5 % и плитки премиум-класса с высокими декоративными свойствами.

Область применения

• керамическая плитка и керамогранит – облицовка стен и полов жилых, общественных и коммерческих помещений; наружная отделка цоколей, террас, фасадов;
• сантехническая керамика – унитазы, раковины, ванны (требуют высокобелых и пластичных масс);
• художественная и декоративная керамика – изразцы, майолика, мелкая пластика;
• огнеупорные материалы – производство шамотных изделий (при наличии соответствующих глин);
• электротехническая керамика – изоляторы, корпуса предохранителей;
• производство керамических фильтров, катализаторов и носителей – специальные пористые материалы.

Свойства и параметры

Для глин (типичные белорусские глины, например, монтмориллонитовые):

• содержание Al₂O₃ – до 18–22 % (после обогащения до 25–30 %);
• содержание Fe₂O₃ – 1–5 % (после магнитной сепарации и выщелачивания – менее 0,5 %);
• содержание SiO₂ – 50–65 % (удаление кварца снижает до 45–55 %);
• пластичность (число пластичности) – 15–30 (улучшается после удаления отощающих примесей);
• тонкость помола – остаток на сите 0,063 мм – не более 1–2 %.

Для каолинов (месторождение «Ситница» и другие):

• исходное содержание Al₂O₃ – до 30–35 %, после обогащения – до 38–42 %;
• Fe₂O₃ – исходно до 1,5–2,5 %, после обогащения – менее 0,5–0,8 % (для премиум-марок менее 0,3 %);
• содержание SiO₂ – 45–55 %, снижается до 40–45 %;
• размер частиц – после отмучивания основная фракция менее 2 мкм.

Для доломита (после очистки от железа):

• содержание Fe₂O₃ – менее 0,1 % (требование для светлой керамики);
• содержание CaO+MgO – не менее 50 %, остаточный SiO₂ – не более 2 %.

Для гранитоидных отсевов (как кварцевый заменитель):

• SiO₂ – 50–60 % (после классификации и удаления железа);
• содержание Fe₂O₃ – снижается с 4–6 % до менее 0,5 % магнитной сепарацией;
• фракционный состав – регулируется до требуемого (0,1–0,5 мм).

Ожидаемый экономический эффект

• импортозамещение – замещение до 70–80 % импортируемых огнеупорных глин, каолинов, полевых шпатов и кварцевых песков. Снижение импорта этих материалов позволит сэкономить валютные средства и стабилизировать затраты;
• снижение себестоимости плитки – использование местного сырья (даже с учетом затрат на обогащение) на 20–30 % дешевле импортных аналогов. Это позволит снизить себестоимость продукции на 10–15 % и повысить рентабельность с текущих 5–10 % до 25–70 % при переходе на премиум-сегмент;
• рост качества продукции – обогащенное сырье обеспечивает стабильность физико-механических свойств (прочность, водопоглощение, морозостойкость), улучшает цвет и поверхность плитки, расширяет ассортимент (широкоформатная плитка, ректификат, глянцевые и матовые поверхности);
• увеличение экспортного потенциала – качественная плитка премиум-класса востребована на рынках России, Казахстана, Азербайджана, стран ЕАЭС и дальнего зарубежья. Ожидается рост экспортной выручки за счет более высокой цены реализации;
• дополнительный доход от продажи обогащенного сырья – каолин, очищенный доломит и обогащенные глины можно поставлять на экспорт в страны, не имеющие собственных месторождений, создав новый экспортный поток;
• создание рабочих мест – строительство и эксплуатация обогатительных комплексов создадут новые рабочие места в регионах добычи.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители обогащенного сырья: ОАО «Керамин», ОАО «Березастройматериалы», а также другие керамические производства (санитарно-технические заводы, производители огнеупоров).
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС.

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ

Описание

Техническая керамика – это класс изделий, получаемых спеканием оксидов металлов (глинозема, диоксида циркония), тугоплавких силикатов (кордиерит, муллит) и других неорганических соединений, обладающих высокой термостойкостью, износостойкостью, химической инертностью и электроизоляционными свойствами. Она является критически важным компонентом для машиностроения, энергетики, металлургии, электроники, химической промышленности и медицины. В Республике Беларусь промышленное производство такой продукции полностью отсутствует, а потребности отечественных предприятий (более 30 крупных организаций, включая ПО «Гомсельмаш», ОАО «МТЗ», ОАО «МАЗ», «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ», УП «Минский завод колесных тягачей», ОАО «УКХ «Минский моторный завод», ОАО «Керамин», ОАО «Белхудожкерамика», станкостроительные заводы и др.) покрываются импортом из Китая, Российской Федерации и Германии, при этом закупаемая продукция нередко не соответствует заявленным эксплуатационным характеристикам, что ведет к частым ремонтам и дополнительным затратам.

При этом республика располагает сырьевой базой – месторождениями глин, пригодными для производства технической керамики, однако отсутствуют собственные месторождения талька, глинозема и шамота – компонентов, необходимых для получения кордиеритовых и муллито-кордиеритовых материалов. Эти сырьевые компоненты могут закупаться за рубежом (в основном в РФ), но их доля в себестоимости продукции не является доминирующей, а научные исследования, проведенные в БГТУ и БНТУ, подтверждают принципиальную возможность использования местных глин с добавлением импортируемых талька, глинозема и шамота для синтеза огнеупорных кристаллических фаз с требуемыми эксплуатационными свойствами.

Предлагается создать на базе УП «Лоевский комбинат строительных материалов» ОАО «Гомельстройматериалы» специализированный цех по производству технической керамики. Технология производства и подбор оборудования разработаны кафедрой технологии стекла, керамики и вяжущих материалов УО БГТУ и Государственным предприятием «Институт НИИСМ».

Планируемый ассортимент охватывает широкий спектр изделий: термостойкие плиты и лещадки для печей (в том числе муфельных до 1300 °C), плиты для инфракрасных газовых излучателей, керамические носители катализаторов для автомобильной промышленности, втулки, шайбы, подставки, опорные элементы и конструкционные детали для электрических, индукционных, закалочных печей и печей отжига.

Область применения

• машиностроение и металлообработка – износостойкие втулки, уплотнения, пары трения, подшипники, режущий инструмент, детали газовых турбин и автомобильных двигателей (нитрид и карбид кремния);
• энергетика и электротехника – высокотемпературные изоляторы, подложки для печатных плат, корпуса резисторов, изоляционные трубки для нагревателей, элементы индукционных установок;
• термическое производство – конструкционные элементы обжиговых, колпаковых, закалочных и толкательных печей, лещадки, подставки, муфели, держатели нагревателей;
• химическая и нефтехимическая промышленность – кислотостойкая арматура, фильтры, носители катализаторов, футеровка реакторов и котлов;
• строительная индустрия – плиты для облицовки печей и тепловых агрегатов, термоизоляционные элементы;
• медицина – биокерамика (гидроксиапатит) для имплантатов и зубных протезов (в перспективе).

Свойства и параметры

• термостойкость – изделия из кордиеритовой и муллито-кордиеритовой керамики выдерживают нагрев до 1200–1 300 °C, керамика на основе оксида алюминия и диоксида циркония – до 2 000 °C, что позволяет применять их в качестве конструкционных элементов печей и тепловых агрегатов;
• высокая прочность и твердость – по твердости техническая керамика уступает только алмазу, не деформируется под нагрузкой, что обеспечивает износостойкость и долговечность;
• отличные электроизоляционные свойства – удельное электрическое сопротивление и диэлектрическая прочность сохраняются при высоких температурах, что делает ее незаменимой в электротехнике;
• химическая инертность – устойчивость к агрессивным средам (кислотам, щелочам, расплавам металлов) обеспечивает коррозионную стойкость и герметичность;
• малое тепловое расширение – коэффициент теплового расширения кордиеритовых изделий близок к нулю, что гарантирует высокую термическую стойкость (выдерживают до 100-200 теплосмен без разрушения);
• плотность – в зависимости от состава и технологии: 2,4-3,8 г/см³ (кордиерит ~2,5-2,7; глиноземная керамика ~3,2-3,8);
• теплопроводность – для кордиерита ~2,5-3,5 Вт/(м·К), что позволяет использовать его как теплоизолирующий материал;

Разработанная технология позволяет получать изделия с контролируемыми характеристиками, сопоставимыми с европейскими аналогами, при более низкой себестоимости.

Ожидаемый экономический эффект

• импортозамещение – снижение закупок импортных изделий из Китая, России и Германии.
• рост добавленной стоимости – переход от импорта готовых изделий к их производству внутри страны с высокой добавленной стоимостью (уровень добавленной стоимости для техкерамики может достигать 50–70 %);
• экономия на ремонтах и простоях – использование качественной отечественной керамики, которая не уступает зарубежным аналогам, позволит сократить частоту внеплановых ремонтов оборудования, повысить срок службы печных агрегатов и снизить потери от простоев;
• создание рабочих мест.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – ключевые потребители: ОАО «Керамин» (плиты, лещадки), ОАО «Белхудожкерамика» (лещадки, подставки), ПО «Гомсельмаш» (втулки, шайбы, элементы печей), ПРУП «Борисовский станкостроительный завод» (термостойкие элементы), ОАО «Минский завод шестерен» (втулки и изоляторы), ОАО «Минский тракторный завод», ОАО «МАЗ», «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ», производители ИК-нагревателей, автомобильных катализаторов, а также предприятия, эксплуатирующие термические печи. Внутренний спрос оценивается в несколько сотен тонн в год, который полностью покрывается за счет импорта. Создание отечественного производства позволит гарантировать поставки и адаптировать продукцию под требования заказчиков.
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС – белорусская продукция может быть конкурентоспособна по цене (на уровне китайских аналогов) и превосходить по надежности.

Организация производства технической керамики является стратегическим проектом, обеспечивающим технологическую независимость и экономическую эффективность белорусской промышленности. Успешная реализация позволит не только закрыть внутренние потребности, но и создать устойчивый экспортный поток, укрепив позиции Республики Беларусь как производителя высокотехнологичной продукции.

Компонент для изделий методом каменного литья (совместно с продуктами переработки доломитового сырья)

Описание

Каменное литье (петрургия) – это технология получения материалов и изделий путем литья из расплавов горных пород с последующей кристаллизацией . В отличие от традиционной керамики, где глина подвергается спеканию без полного расплавления, технология каменного литья предполагает плавление шихты при высоких температурах (1200–1450°C) и последующую контролируемую кристаллизацию расплава

Технология производства изделий из каменного литья была разработана Государственным предприятием «Институт НИИСМ» по заданию Министерства промышленности строительных материалов СССР (получение изделий строительного назначения методом каменного литья (футуровочные плитки)). Исследования проводились на основе глины месторождения «Мороськи» (Молодечненский р-н) с введением доломита (месторождение «Руба») и болотной руды для обогащения расплавов оксидами железа.

Основные рецептуры шихт (в %):

• Глина 77,0; доломит 11,5; болотная руда 11,5 + 2,0 % хромистого железняка (сверх 100 %).
• Глина 70,0; доломит 15,0; болотная руда 15,0 + 2,0 % хромистого железняка.
• Глина 77,0; доломит 23,0 + 1,0 % хромистого железняка.
• Глина 77,0; доломит 23,0 + 2,0 % хромистого железняка.
• Глина 74,0; доломит 13,0; хромистый железняк 13,0.

Технологические параметры:

• Температура плавления составов № 1 и № 2 – 1400-1420 °С; № 3–№ 5 – 1360-1380 °С.
• Температура разлива по формам – 1200-1300 °С.
• Максимальное время нахождения залитых форм на воздухе до отжига — 10-15 с.
• Отжиг изделий — при 1200-1300 °С в течение 10-12 мин.

Полученная партия футеровочных плиток соответствовала требованиям к изделиям из каменного литья.

Область применения

Каменное литье используется для защиты оборудования от абразивного износа, агрессивных сред и высоких температур:

• горнодобывающая и металлургическая промышленность: футеровка трубопроводов, желобов, бункеров, гидроциклонов, классификаторов. Срок службы в 5–10 раз выше металлических аналогов.
• химическая промышленность: футеровка реакторов, травильных ванн, кислотопроводов, скрубберов. Устойчивость к агрессивным средам.
• энергетика: футеровка золошлакопроводов, циклонов, дымососов, систем гидрозолоудаления. Срок службы до 20 лет.
• строительство и коммунальное хозяйство: облицовка зданий, промышленные полы, канализационные трубы, бордюрные камни.
• пищевая, целлюлозно-бумажная, ядерная промышленность – широкий спектр применения.

Свойства и преимущества

• высокая износостойкость, кислото- и щелочестойкость, термостойкость;
• низкое водопоглощение (0,13–0,70 %);
• предел прочности при сжатии: 200–500 МПа;
• коэффициент истираемости: 1,2–1,4 кг/м²;
• не подвержено старению, обладает диэлектрическими свойствами, эффективно задерживает радиацию;
• повышенная хрупкость (низкая ударная вязкость), что компенсируется армированием или закладными элементами.

Ожидаемый экономический эффект

• значительное увеличение срока службы оборудования – футеровка из каменного литья служит 6–10 лет против 1–2 лет у металлических аналогов, что сокращает расход металла в 5–8 раз на каждую тонну камнелитых изделий;
• сокращение простоев и ремонтных затрат – межремонтный период увеличивается, снижаются эксплуатационные расходы и потери от остановок производства;
• создание собственного производства позволяет полностью закрыть потребности белорусских предприятий в износостойких и кислотостойких футеровочных материалах.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – ключевые потребители: РУПП«Гранит», ОАО «Беларуськалий», ОАО «БМЗ, ОАО «Гродно Азот», ОАО «Нафтан», предприятия концерна «Белэнерго», а также заводы по производству строительных материалов и керамики. Спрос на футеровочные плитки, трубы, желоба и кислотоупорные элементы стабильно высок.
• Российская Федерация – горно-обогатительные комбинаты, металлургические заводы, ТЭЦ и цементные производства. Российские предприятия уже имеют положительный опыт эксплуатации камнелитых изделий (Ново-Криворожский ГОК, Магнитогорский МК, «Евроцемент» и др.).
• Республика Казахстан – развитая горнодобывающая промышленность (месторождения хрома, железа, угля) создает устойчивый спрос на износостойкую футеровку для обогатительных фабрик и трубопроводного транспорта.
• Другие страны ЕАЭС– Армения, Кыргызстан, а также страны дальнего зарубежья (например, Узбекистан, Азербайджан) рассматриваются как перспективные экспортные направления ввиду отсутствия собственных производств аналогичной продукции.

Развитие экспорта позволит не только окупить инвестиции, но и укрепить позиции Беларуси на рынке высокотехнологичных строительных и промышленных материалов.

КЕРАМИЧЕСКИЕ КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ на основе глинистого сырья и гранитных отсевов

Описание

Керамическая черепица – это штучный кровельный материал, получаемый формованием и обжигом глинистых масс, обладающий высокой долговечностью, атмосферостойкостью и эстетическими качествами.

В Государственном предприятии «Институт НИИСМ» в рамках научно-поисковых работ проведена оценка возможности производства керамической черепицы с использованием местного глинистого сырья и гранитных отсевов РУПП «Гранит». Исследовались два вида монтмориллонитовых глин из разных регионов страны – легкоплавкие и тугоплавкие, что позволило разработать составы шихт с оптимальными технологическими параметрами.

Составы шихт для производства черепицы:

1. На основе легкоплавких глин:
   • глина «Лукомль» – 60 %;
   • Фанипольский суглинок – 20 %;
   • гранитный отсев (фракция <20 мм) – 20 %.
2. На основе тугоплавких глин:
   • глина «Городное» – 65 %;
   • гранитный отсев (фракция 20–0,5 мм) – 20 %;
   • гранитный отсев (фракция <0,16 мм) – 15 %.

Технологический процесс включает подготовку шихты (очистка глины, дозирование, смешивание с водой и отсевами), пластическое формование, сушку и обжиг при температуре (980±5) °C в течение 24–36 часов. Подготовка шихты осуществляется на том же оборудовании и по тем же методам контроля, что и для производства керамических стеновых материалов, что упрощает организацию производства. В результате получены опытные образцы рядовой коньковой и основной плоской черепицы типа «Рыбий хвост», подтвердившие пригодность местного сырья и гранитных отсевов для выпуска качественной кровельной продукции.

Область применения

• индивидуальное жилищное строительство – малоэтажные коттеджи, дачные дома, усадьбы;
• многоэтажное строительство – кровли административных, общественных и жилых зданий;
• реставрация и реконструкция – восстановление исторических зданий, где требуется аутентичный кровельный материал;
• сельскохозяйственные объекты – фермы, хранилища, животноводческие комплексы;
• ландшафтная архитектура – малые архитектурные формы (беседки, навесы).

Свойства и параметры

• долговечность – срок службы составляет 50–100 лет без потери эксплуатационных качеств;
• морозостойкость;
• водонепроницаемость;
• огнестойкость

Использование гранитного отсева в составе шихты (до 20–35 %) позволяет регулировать пластичность и усадочные свойства, снижает усадку при сушке и обжиге, а также улучшает структуру и механическую прочность готовых изделий.

Ожидаемый экономический эффект

• вовлечение в оборот гранитных отсевов различных фракций (до 20–35 % шихты), что снижает объемы их складирования и уменьшает нагрузку на окружающую среду. Ежегодно на РУПП «Гранит» образуется более 1 млн т отсевов, значительная часть которых может быть применена в производстве черепицы.
• снижение себестоимости сырья – гранитный отсев стоит ~15 руб./т, в то время как привозные отощающие материалы (песок, шамот) могут быть в несколько раз дороже. При годовом производстве 1-2 млн шт. черепицы экономия на сырье может достигать 200-500 тыс. руб.
• упрощение технологического процесса – подготовка шихты для черепицы аналогична производству керамических стеновых материалов, что позволяет использовать существующие линии (при их модернизации) или организовывать производство на базе действующих кирпичных заводов, сокращая капитальные затраты;
• экологический эффект – сокращение площади отвалов и уменьшение добычи природного песка и глины; переработка отсевов снижает экологический ущерб;
• создание рабочих мест – новое производство обеспечит занятость в регионах добычи глины и гранита.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: строительные организации, частные застройщики, предприятия ЖКХ, компании, занимающиеся реставрацией;
• Российская Федерация – в России керамическая черепица востребована в малоэтажном и коттеджном строительстве, особенно в регионах с традициями индивидуального домостроения (Центральный, Северо-Западный, Уральский федеральные округа). Белорусская черепица может конкурировать по цене с российской и европейской продукцией благодаря низкой стоимости сырья и короткому транспортному плечу (в приграничных областях).

Развитие производства керамической черепицы на основе гранитных отсевов является актуальным направлением, обеспечивающим ресурсосбережение, экологическую безопасность и укрепление экспортного потенциала Республики Беларусь. Для промышленной реализации необходима опытно-промышленная проверка технологических режимов и сертификация продукции в соответствии с требованиями строительных норм.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВОЧНЫХ ПЕСКОВ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Описание

Формовочные пески на основе кварца применяются в литейном производстве в качестве формовочного материала при изготовлении литейных форм и стержней. Они должны отвечать требованиям ГОСТ 2138‑91 «Пески формовочные».

Массовая доля сульфидной серы в кварцевых формовочных песках не должна превышать 0,05 % (определяется при геологической разведке новых месторождений). Формовочные пески должны соответствовать также техническим условиям на пески конкретных месторождений.

В литейном производстве на основе кварцевого песка готовят смеси для изготовления форм и стержней. Смесь для изготовления литейных форм и стержней содержит (мас. %):

• жидкое стекло – 5-6;
• формовочная глина – 3-5;
• измельченные отходы силиконовых резин – 1,5-2,0;
• водный 4–8 %-ный раствор поливинилового спирта – 0,5-1,5;
• кварцевый песок – остальное.

Раствор поливинилового спирта частично обволакивает зерна песка и частицы отходов резин, образуя при высыхании эластичную пленку, которая упрочняет поверхностный слой формы. Частицы измельченных отходов силиконовых резин равномерно распределяются в смеси и при прогреве формы разлагаются с образованием аморфного диоксида кремния и углекислого газа. Углекислый газ разрушает пленки связующего на поверхности зерен песка, что способствует снижению осыпаемости и остаточной прочности смеси, а также улучшает выбиваемость формы и стержня.

ОАО «Гомельстекло» филиал «Гомельский ГОК» производит кварцевые формовочные пески для изготовления форм в литейном производстве.

Свойства и параметры формовочных песков

Основные контролируемые параметры формовочных песков согласно ГОСТ 2138‑91:

• массовая доля глинистой составляющей – определяет тип песка (кварцевый, тощий, жирный) и влияет на связующие свойства;
• содержание диоксида кремния (SiO₂) – нормируется для кварцевых и тощих песков;
• коэффициент однородности и средний размер зерна – характеризуют гранулометрический состав, влияющий на плотность набивки и газопроницаемость;
• влажность, pH водной вытяжки – регламентируются для обеспечения стабильности смесей;
• массовая доля вредных примесей – ограничивается для предотвращения дефектов отливок;
• форма зерен – влияет на текучесть и уплотняемость смеси.;
• теоретическая удельная поверхность и газопроницаемость – важны для удаления газов при заливке металла;
• потери массы при прокаливании – характеризует содержание органических и летучих компонентов;
• массовая доля сульфидной серы – не более 0,05 % для кварцевых песков.

Кроме того, для смеси на основе песка важны показатели прочности, осыпаемости, остаточной прочности и выбиваемости, которые регулируются введением связующих и специальных добавок (как в приведенном примере).

Область применения

Формовочные пески на основе кварца используются исключительно в литейном производстве для изготовления литейных форм и стержней. Они являются основным наполнителем формовочных и стержневых смесей, применяемых при получении отливок из чугуна, стали, цветных металлов. Приведенный состав смеси предназначен для форм и стержней, где требуется упрочнение поверхностного слоя и улучшение выбиваемости.

Ожидаемый эффект от применения подготовленных смесей

• снижение осыпаемости – эластичная пленка из поливинилового спирта упрочняет поверхностный слой формы, предотвращая осыпание зерен песка;
• улучшение выбиваемости – разложение отходов силиконовых резин при нагреве создает углекислый газ, который разрушает пленки связующего, снижая остаточную прочность и облегчая удаление формы и стержня после заливки;
• повышение качества отливок – стабильные свойства песка и смеси обеспечивают чистоту поверхности и точность геометрии;
• утилизация отходов – вовлечение измельченных отходов силиконовых резин и использование водного раствора поливинилового спирта позволяет частично заменить дорогие связующие и уменьшить техногенную нагрузку.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основными потребителями формовочных песков являются машиностроительные и металлургические предприятия, имеющие собственные литейные цеха. В Беларуси действуют заводы по производству сельхозмашин, автомобилей, станков, а также предприятия черной и цветной металлургии, которые используют литье для выпуска заготовок и деталей. Спрос на формовочные пески стабилен, так как литейное производство является базовой операцией в машиностроении.

ОБОГАЩЕНИЕ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ ДО ЧИСТОГО ОКСИДА КРЕМНИЯ

Описание

Кварцевый песок является универсальным природным материалом, однако его природные свойства и широкий спектр применения напрямую зависят от чистоты сырья. Наличие различных примесей в кристаллической структуре, в первую очередь оксидов железа (Fe₂O₃), требует разработки и применения методов обогащения.

В Республике Беларусь основным источником природного кварцевого песка служит месторождение «Лениндар» (южная часть северо-западного участка). Исходные пески этого карьера по содержанию оксида железа относятся к марке Б-100-1 (по факту содержание Fe₂O₃ находится между марками С‑70‑1 и Б-100-1), что недостаточно для производства высококачественного бесцветного листового стекла и требует обязательного обогащения. Без обогащения они могут использоваться только для производства окрашенного стекла (зеленого, коричневого, оливкового) в стеклотаре. Для получения листового бесцветного стекла высоких марок М0, М1 требуются пески с более низким содержанием Fe₂O₃ (марка ВС‑030‑В), что достигается обогащением.

Обогащение позволяет удалить глинистую составляющую, оттереть пленки гидроокислов железа, классифицировать материал по крупности и получить концентраты марок, соответствующих требованиям стекольной и формовочной промышленности. Для песков месторождения «Лениндар» на филиале «Гомельский ГОК» ОАО «Гомельстекло» действуют две технологические линии (А и Б) производительностью 60 т/час каждая, а также разработана модернизация, позволяющая достигать марки ВС‑030‑В.

Глубокое обогащение позволяет не только получать концентраты для стекольной и формовочной промышленности, но и выделять чистый оксид кремния (SiO₂), пригодный для синтеза металлического кремния, ферросилиция и других высокотехнологичных продуктов.

Технологические подходы к обогащению и получению чистого SiO₂ и кремния

В зависимости от минералогического состава песков применяются различные методы очистки, которые позволяют удалять пыль, глину, оксиды железа, магнитные минералы, полевые шпаты, органические включения. Основные способы обогащения стекольных песков (с указанием достигаемого снижения Fe₂O₃):

• Промывка и классификация (снижение Fe₂O₃ до 80 %) – для песков с тонкодисперсными и крупными частицами, содержащими вредные примеси; оборудование: гидроциклоны, грохоты, спиральные классификаторы.
• Перемешивание в плотной среде и акустическая оттирка (снижение Fe₂O₃ до 90 %) – для удаления пленок примесей на поверхности зерен кварца; применяются контактные чаны, оттирочные машины, струйные устройства.
• Магнитная, электромагнитная и электростатическая сепарация (снижение Fe₂O₃ до 80 %) – для удаления магнитных минералов.
• Флотация и флотооттирка (снижение Fe₂O₃ до 95 %) – наиболее широко распространены для удаления пирита, ильменита, хромита, слюды и полевых шпатов.
• Химическая и физико-химическая обработка (снижение Fe₂O₃ до 99 %) – применяется для чистых кварцевых концентратов и жильного кварца; включает обработку кислотами, щелочами, активными газами и плазмой.

На действующих линиях обогащения филиала «Гомельский ГОК» технологический процесс включает: подачу исходного сырья, дезинтеграцию в скруббер-бутаре, черновую и абразивную оттирку в контактных чанах и оттирочных машинах, классификацию в гидроциклонах, виброгрохотах, винтовых сепараторах, обезвоживание и складирование готовой продукции. На линии А и линии Б операции принципиально сходны; модернизация, разработанная АО «Гормашэкспорт», предусматривает дополнительную оттирку и установку гидросайзеров для снижения содержания оксидов железа и удаления фракции менее 0,1 мм.

Качество обогащенных песков для стекольной промышленности регламентируется ГОСТ 22551‑2019. Выпускаемые марки и их химический состав:

Гранулометрический состав: остаток на сетке № 08 К – не более 0,05 %, проход через сетку № 01 К – не более 0,5 % для всех марок.

Для формовочных песков (ГОСТ 2138) установлены нормы по глинистой составляющей (0,2-0,5 %), содержанию SiO₂ (98-99 %), коэффициенту однородности (40-70 %) и среднему размеру зерна (от 0,14 до свыше 0,28 мм) в зависимости от марки.

Глубокое обогащение позволяет достигать чистоты SiO₂ до 99,95 %.

Для получения чистого оксида кремния разработаны специальные методы:

1. Метод очистки кварцевого песка до чистоты 99,95 % (экологически безопасная технология):

• очистка карьерного песка от природных отходов и измельченного грунта с последующей сушкой;
• нагрев песка с карбонатом металлов до 1000–1100 °С с получением тридимитной формы искусственного минерального силиката натрия;
• растворение гидрированного силиката натрия в воде при 150–175 °С с образованием коллоидного раствора кремниевой кислоты;
• промывка коллоидного раствора 3–4 раза и обработка кластера для снижения плотности до 1,15 г/см³ и получения мелкозернистой массы;
• сушка промытого кислородного кластера H₂SiO₃ с получением массы, состоящей из кристаллов SiO₂.

2. Способ обогащения кварцевого сырья (изобретение для химической промышленности):

• предварительное дробление, декрипитация и термодробление в жидкой среде;
• окончательное механическое дробление до крупности не более 0,4 мм;
• магнитная сепарация и флотация (приготовление пульпы с использованием минеральной, например серной, кислоты, рН = 3,0–4,0);
• ультразвуковая обработка камерного продукта флотации, фильтрация и сушка;
• прокалка при 550–700 °С и последующая обработка смесью соляной и плавиковой кислот при температуре не выше 20 °С.

Для получения металлического кремния и его сплавов предлагаются:

1. Плазменный способ:

• используется песок с содержанием SiO₂ не менее 98 %, измельченный до фракции ≤ 1 мкм (контроль через щелевой фильтр);
• порошок SiO₂ вдувают водородом-носителем (скорость подачи 1–2 м³/ч) в устройство плазменной обработки с температурой не ниже 1300 °С;
• одновременно подают двухэлементный восстановитель – смесь «чистый кислород – водород» в мольном соотношении 1:2;
• в плазменной зоне часть кислорода сгорает, поднимая температуру до 1400–1600 °С, а водород восстанавливает кремний, отнимая кислород от SiO₂, с образованием химически чистого расплава металлического кремния.

2. Способ получения ферросилиция (изобретение с фторидом натрия):

•  в ванну рудовосстановительной электропечи загружают фторид натрия (NaF), расплавляют и доводят до жидкоподвижного состояния;
• загружают сыпучую шихту, содержащую оксиды кремния, железа и глинозем (содержание глинозема может достигать нескольких процентов);
• добавляют стехиометрическое количество углеродистого восстановителя (в качестве восстановителя используют графитовые отходы футеровки алюминиевых электролизеров);
• плавку ведут при 1450–1550 °С; твердый углерод восстанавливает растворенные в расплаве NaF оксиды; образующийся ферросилиций (плотность 2,42 г/см³) опускается на подину печи, в то время как NaF (плотность 1,961 г/см³) остается сверху, что предотвращает окисление кремния;
• процесс может проводиться как на блок (накопление продукта), так и с периодическим выпуском через отверстие.

Пример реализации: использовалась дуговая печь РКЗ-2ФС-Н1 (ванна диаметром 1435 мм, графитовая футеровка, три электрода Ø150 мм, трансформатор 2000 кВА). Загружено 1000 кг NaF (содержание 80 %) и 50 кг металлизованных окатышей для розжига. После расплава и достижения 1370 °C добавлено 1000 кг руды (состав: 70,3 % SiO₂, 4,46 % Al₂O₃, 4,39 % CaO, 3,52 % Fe₂O₃ и др.), затем при 1550 °C – 500 кг прокатной окалины (FeO) и 300 кг металлургического кокса (80 % углерода). Плавка длилась 4 ч 20 мин, восстановление контролировали по горению CO над ванной.

3. Классический промышленный способ – восстановление диоксида кремния коксом в электропечах при 2000 °C (реакция: SiO₂ + 2C → Si + 2CO). Смесь песка и кокса нагревается электрической дугой между угольными электродами; при этом углерод кокса и электродов восстанавливает кремний с образованием угарного газа (метод Н. Бекетова).

Свойства и параметры получаемых продуктов

• глубокое обогащение позволяет достигать чистоты SiO₂ до 99,95 %4
• получаемый металлический кремний характеризуется высокой химической чистотой;
• ферросилиций характеризуется содержанием кремния, достаточным для металлургических целей;
• промежуточные продукты – коллоидный раствор кремниевой кислоты, кластеры H₂SiO₃, тридимитная форма силиката натрия.

Область применения продуктов глубокого обогащения

• высокочистый SiO₂ – используется в химической промышленности, для производства оптического и электронного стекла, в качестве наполнителя и сырья для синтеза кремнийорганических соединений;
• металлический кремний – основа для производства полупроводников, солнечных батарей, легирующих добавок для алюминиевых и стальных сплавов;
• ферросилиций – применяется в металлургии как раскислитель и легирующая добавка при производстве стали;
• тридимитная форма силиката натрия и коллоидная кремниевая кислота – используются в производстве цеолитов, катализаторов, адсорбентов и связующих материалов.

Ожидаемый эффект

• расширение сырьевой базы – предложенные способы обогащения позволяют перерабатывать кварцевое сырье различного минералогического состава, в том числе с низким содержанием кремнезема и высоким содержанием глинозема, что вовлекает в оборот ранее непригодные пески;
• энергосбережение – низкотемпературные методы получения ферросилиция (1450–1550 °С) существенно экономичнее классической электропечи (2000 °С); плазменный способ также отличается пониженным энергопотреблением;
• утилизация отходов – использование графитовых отходов футеровки алюминиевых электролизеров в качестве восстановителя решает задачу переработки техногенных материалов;
• экологическая безопасность – разработанные методы очистки (с получением коллоидных растворов и кластеров) и кислотная обработка при контролируемой температуре снижают выбросы вредных веществ;
• импортозамещение – создание собственного производства высокочистого SiO₂ и металлического кремния уменьшает импорт аналогичной продукции из‑за рубежа.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем обогащенных стекольных песков является ОАО «Гомельстекло», которое обеспечивает потребности строительной отрасли в листовом стекле. Кроме того, обогащенные формовочные пески востребованы на машиностроительных и литейных предприятиях. Нефтехимический сектор (производство буровых растворов) также формирует устойчивый спрос. В Беларуси реализуются программы повышения энергоэффективности, что стимулирует применение высококачественного стекла в строительстве;
• Российская Федерация: в России существует значительный спрос на высокочистые кварцевые концентраты для стекольных заводов, а также на металлургический кремний и ферросилиций для металлургических комбинатов. Близость к границе (Смоленская, Брянская, Псковская области) и центральным регионам обеспечивает короткое транспортное плечо и конкурентные цены.

ПРИМЕНЕНИЕ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА В КАЧЕСТВЕ ПРОПАНТА ПРИ ГИДРОРАЗРЫВЕ ПЛАСТА (ГРП)

Описание

Кварцевый песок применяется в нефтегазодобывающей промышленности в качестве расклинивающего агента (пропанта) при проведении гидравлического разрыва пласта (ГРП). Технология ГРП заключается в создании трещин в продуктивном пласте путем закачки жидкости под высоким давлением с последующим заполнением трещин пропантом, который предотвращает их смыкание после снятия давления и обеспечивает долговременную проводимость.

Применение песка имеет принципиальные ограничения по глубине залегания пласта. Экспериментальные исследования показали, что кварцевый песок допустимо использовать до глубины около 2300 м (пластовое давление до 28 МПа). При больших глубинах давление превышает прочностные характеристики зерен, что приводит к их разрушению, снижению проводимости трещины и падению дебита скважины.

Республика Беларусь обладает развитой нефтедобывающей отраслью (в 2025 году добыча – 2,0 млн тонн), где активно применяются технологии многостадийного ГРП.

В 2024 году в Малоритском районе Брестской области открыто горно-обогатительное производство «БелКварц» мощностью около 50 тыс. тонн в год на базе Хотиславского месторождения. Песок этого месторождения признан оптимальным по результатам исследования 13 карьеров и позволяет сократить расходы на ГРП на 30%.

Свойства и параметры кварцевых пропантов

Кварцевые пески, используемые для ГРП, должны соответствовать требованиям международных стандартов, в частности ISO 13503-2. Основные контролируемые параметры включают:

• массовая доля диоксида кремния (SiO₂) – должна быть не менее 98–99% в зависимости от фракции;
• массовая доля основной фракции – не менее 90–94%;
• мутность (FTU/NTU) – характеризует содержание глинистых частиц;
• округлость и сферичность – влияют на текучесть и плотность упаковки зерен (требуемые значения от 0,41 до 0,9);
• растворимость в кислоте – ограничивается для предотвращения разрушения в пластовых условиях;
• массовая доля разрушенных при давлении частиц – не более 4–7% по объему.

Требования к кварцевым заполнителям

Дополнительно нормируются влажность, pH водной вытяжки, содержание вредных примесей (включая сульфидную серу), а также газопроницаемость и потеря массы при прокаливании.

Область применения

Кварцевые пропанты применяются при гидроразрыве пластов с глубиной залегания до 2300 м (пластовое давление до 28 МПа).

В Беларуси разработанное Хотиславское месторождение позволяет обеспечивать внутренние потребности нефтедобывающих предприятий в качественном фракционированном песке для ГРП.

Для глубоких скважин (более 2300 м), где пластовое давление превышает 28 МПа, применение кварцевого песка не рекомендуется из-за риска разрушения зерен и потери проводимости. В таких условиях используются керамические пропанты средней и высокой плотности.

Ожидаемый эффект от применения кварцевого песка

• при соблюдении требований по чистоте и гранулометрии песок обеспечивает эффективную проницаемость и удержание трещин при давлениях до 28 МПа;
• использование отечественных песков (Хотиславское месторождение) снижает зависимость от импорта и развивает региональную горнодобывающую инфраструктуру;
• кварцевый песок не требует сложной химической обработки и может применяться в стандартных рецептурах жидкостей разрыва.

Однако следует учитывать, что для глубоких горизонтов применение песка малоэффективно. Аналитические исследования показывают, что керамические пропанты обеспечивают значительно более высокую долговременную производительность скважин, что окупает дополнительные затраты при работе на больших глубинах.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем является ПО «Белоруснефть», активно внедряющее технологии многостадийного ГРП для поддержания и наращивания добычи углеводородов. С открытием производства «БелКварц» обеспечение местным песком становится приоритетным, что снижает логистические расходы и импорт керамических пропантов для операций на средних глубинах.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ПЕСКОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Описание

Пескоструйная обработка металла представляет собой процесс очистки поверхностей металлоконструкций и изделий от следов коррозии, нагара, старых лакокрасочных покрытий, окалин после сварки или резки, а также инородных отложений. Воздействие осуществляется смесью воздуха с частицами абразивных материалов, подаваемой через сопло под высоким давлением к месту обработки. В результате происходит отделение либо полное стирание загрязнений, а также удаление небольшого поверхностного слоя самого металла. После качественной обработки на поверхности остается лишь чистый металл.

Принцип действия основан на взаимодействии абразива с поверхностью. Компрессор создает в системе необходимое давление (среднее рабочее – 8 атмосфер), песок или другой материал захватывается потоком воздуха и выбрасывается на рабочую поверхность со скоростью частиц до 700-720 м/с. Такая скорость обеспечивает тщательную очистку и считается лучшей подготовкой к покраске металла. Обработка решает две задачи: очистку от загрязнений и придание шероховатости.

По типу рабочего материала различают два основных вида очистки:

• Воздушно-абразивная – используется сжатый воздух, смешиваемый с абразивом (песок, дробь и др.);
• Гидропескоструйная – рабочим компонентом служит вода под давлением, в которую подмешиваются частицы песка, стеклянные бусинки или мелкорубленый пластик. Такой способ отличается более мягким воздействием и более тщательной очисткой, позволяет удалять даже масляные загрязнения.

Степени очистки металлических конструкций оцениваются визуально согласно ГОСТ 9.402‑2004, который регламентирует подготовку поверхностей к окраске и нанесению защитных составов:

• Sa1 (легкая) – отсутствие видимых загрязнений и вспученных участков ржавчины, нет зеркального блеска металла;
• Sa2 (тщательная) – оставшиеся окалины или ржавчина не отслаиваются при механическом воздействии, загрязнения отсутствуют, наблюдается местный блеск;
• Sa3 (полная визуальная чистота) – поверхность полностью чистая, с металлическим блеском.

Свойства песка как абразивного материала

Наиболее популярный абразив – кварцевый песок с размером частиц 0,1-0,4 мм, 0,5-1 мм и более (крупнозернистый). По твердости кварц соответствует 7 по шкале Мооса (минерал-эталон). Песок является быстроразрушаемым минералом, при работе образует много мельчайшей пыли, поэтому относится к нерекуперируемым абразивам – его сбор, фильтрация и возврат в новый цикл нецелесообразны. Однако отработанный песок, из которого выделена крупная фракция просеиванием, можно использовать повторно.

Невысокая прочность песка является преимуществом: при неправильном подборе фракции он не наносит непоправимого вреда обрабатываемой поверхности, что особенно важно для мягких цветных металлов. Кроме того, при использовании песка износ сопел (в том числе из карбида бора и карбида вольфрама) происходит в несколько раз медленнее, чем при работе с другими абразивами.

В качестве абразива может применяться практически любой песок – речной, морской, карьерный, пустынный – после предварительной сушки до требуемой влажности и просеивания для отделения крупных фракций. Это значительно снижает себестоимость обработки. Возможность выделения частиц различного размера позволяет оптимально подбирать абразив для конкретного типа поверхности.

Область применения

• заводская обработка металлических изделий и конструкций перед нанесением лакокрасочных покрытий;
• ремонтные работы на тепловых электростанциях (очистка трубок конденсаторных и бойлерных установок, внутренней поверхности сосудов и трубопроводов, лопаток турбин);
• металлургическое производство;
• производство зеркал и стекла со сложной текстурой;
• строительство;
• станции техобслуживания автомобилей и мастерские кузовных и рихтовочных работ;
• гравировочные мастерские;
• изготовление металлокерамических протезов;
• предприятия по гальваническим покрытиям;

Обработка применяется не только перед окрашиванием, но и перед нанесением других покрытий при монтаже или ремонте ответственных конструкций – опор мостов, эстакад, путепроводов.

Ожидаемый эффект

• высокое качество подготовки поверхности – обеспечение чистоты до степени Sa3, что гарантирует надежное сцепление лакокрасочных и защитных покрытий, продлевая срок службы металлоизделий;
• снижение себестоимости – использование доступного песка (речного, карьерного и др.) с минимальной предварительной подготовкой (сушка, просев) делает процесс экономически выгодным по сравнению с дорогими искусственными абразивами;
• универсальность – возможность варьировать давление (от 4 до 12 кгс/см²) и фракцию песка (от 0,1 мм и крупнее) позволяет адаптировать обработку под разные металлы и требуемую степень очистки;
• снижение износа оборудования – кварцевый песок обеспечивает меньшую скорость износа сопел (особенно из твердых сплавов) по сравнению с другими абразивами;
• утилизация отходов – отработанный песок после просеивания может быть повторно использован или реализован, что уменьшает затраты на удаление отходов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители песка для пескоструйной обработки:
  • металлургические заводы – подготовка проката и изделий перед покрытием;
  • машиностроительные предприятия – очистка деталей перед сборкой и окраской;
  • строительные и ремонтные организации – очистка металлоконструкций (мосты, эстакады, трубопроводы) перед ремонтом и антикоррозионной защитой;
  • энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, где проводятся ремонты теплообменного оборудования;
  • автосервисы и кузовные мастерские – подготовка кузовов к покраске;
  • предприятия по производству стекла и зеркал – обработка стеклянных поверхностей;
  • гальванические цеха и мастерские гравировки – для подготовки изделий к нанесению покрытий.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ

Описание

Основной принцип действия кварцевого песка как фильтрующего агента – механическая фильтрация. Вода проходит через слой песчаной загрузки, где происходит задержание взвешенных частиц, коллоидных примесей, глинистых включений и окалины . При этом кварцевый песок, в отличие от сорбентов (цеолиты, активированный уголь), не обладает сорбционными свойствами по отношению к органическим веществам и тяжелым металлам.

Кварцевый песок применяется как самостоятельная фильтрующая загрузка либо в составе двухслойных фильтров (в комбинации с акваантрацитом, цеолитом или гранулированным шлаком)

Технология водоочистки в фильтрах с песочной засыпкой повторяет природный процесс. В установках кварцевый песок засыпается в прочный корпус, стойкий к коррозии и химически агрессивным средам. Вода подается насосом под избыточным давлением и проходит через песчаную засыпку фракцией 0,4–0,8 мм. Такой размер зерен обеспечивает достаточную скорость фильтрации и эффективное задержание загрязнений.

Фильтр очищает воду от:

• коллоидных взвесей, глинистых частиц, окалины;
• радионуклидов;
• тяжелых металлов;
• диоксинов, нитратов, пестицидов;
• нефтепродуктов;
• органических веществ.

Регенерация засыпки осуществляется обратной промывкой с последующим сбросом загрязнений в канализацию. О необходимости промывки сигнализирует увеличение давления на манометре в нагнетательной линии.

Для повышения эффективности используют фильтры с послойной засыпкой из фракций разной зернистости. Благодаря наибольшей плотности кварцевого песка его повсеместно применяют в качестве подложки в насыпных фильтрах, чтобы предотвратить вынос более легких фильтрующих материалов.

Свойства и параметры песчаных фильтров

• значительная грязеемкость и высокая скорость фильтрации;
• возможность повторного использования засыпки после регенерации обратной промывкой;
• рабочий ресурс песчаной засыпки – около трех лет;
• равномерная фильтрация и отсутствие тоннельного эффекта;
• выбор фракций кварцевого песка для обеспечения нужной глубины очистки;
• санитарная безопасность – соответствие санитарно-гигиеническим требованиям для контакта с питьевой водой;
• невысокая стоимость засыпного материала.

Основной недостаток – необходимость частой регенерации, что увеличивает расход воды и длительность процесса. Однако применение легких искусственных материалов (например, безводный диоксид кремния) ускоряет регенерацию, так как для их взрыхления требуется меньшее давление.

Область применения

Фильтрация воды с использованием песка применяется в различных сферах:

• очистка воды для питьевых и технических целей;
• оборотное водоснабжение – очистка сточных вод, в том числе от нефтепродуктов;
• подготовка воды в системах водоснабжения предприятий, жилищно-коммунального хозяйства, сельского хозяйства и промышленности.

Ожидаемый эффект

• экономическая эффективность – низкая стоимость песка и длительный срок службы засыпки (около 3 лет) снижают эксплуатационные расходы;
• простота обслуживания – регенерация обратной промывкой не требует сложного оборудования или химических реагентов;
• экологическая безопасность – песок является природным материалом, не вносит в воду вредных веществ;
• снижение нагрузки на окружающую среду – очистка стоков и оборотной воды позволяет сократить сброс загрязнений в водоемы;

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: водоканалы и предприятия ЖКХ (для систем питьевого водоснабжения и очистки сточных вод), промышленные предприятия (машиностроение, химическая, пищевая промышленность) – для подготовки технической воды и очистки оборотных циклов, энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, использующие воду для охлаждения и парообразования, сельское хозяйство – для очистки воды для полива и животноводческих нужд, строительные организации – при обустройстве систем водоподготовки на объектах.

Использование меловых пород при производстве стекла

Описание

Мел (карбонат кальция, CaCO₃) является одним из основных сырьевых компонентов в производстве стекла, выполняя функцию источника оксида кальция (CaO) – стабилизатора, повышающего химическую стойкость и механическую прочность стекла, а также снижающего вязкость расплава. В Республике Беларусь имеются значительные запасы меловых пород, однако в стекольной промышленности они используются недостаточно полно, и часть сырья импортируется.

Предложен состав шихты для изготовления стекла, включающий (мас. %): кварцевый песок – 71,0-72,55, мел – 3,0-10,0, доломит – 2,5–3,0, алюмосодержащие компоненты – 2,0-3,5, а также плав соды кальцинированной – 13,5-14,4. Отличительной особенностью является использование плава соды кальцинированной – отхода производства капролактама, который может замещать кальцинированную соду частично или полностью (в количестве 1,3-7,0 % плава и 7,5-12,2 % соды). Плав содержит оксиды кальция, железа, магния, кремния, что ускоряет процессы стекловарения и позволяет снизить удельный расход топлива. Кроме того, цена плава значительно ниже, что снижает себестоимость шихты, а его использование решает экологическую задачу утилизации промышленных отходов.

Для стекол архитектурно-художественного назначения разработан состав авантюринового стекла, где мел также является компонентом: глауконитсодержащая порода – 50,8-54,6 %, мел – 27,4-27,9 %, сода кальцинированная – 9,2-9,8 %, глинозем технический – 1,6-1,7 %, оксид хрома – 2,4-5,5 %, оксид меди – 0,2-0,9 %, сульфат натрия – 3,9-4,1 %. Использование глауконитсодержащих вскрышных пород (попутное полезное ископаемое месторождения базальтов и туфов «Новодворское», Брестская область, Пинский район) расширяет сырьевую базу и способствует рациональному использованию минеральных ресурсов.

Таким образом, использование мела в составе стекольных шихт позволяет эффективно заменять импортные компоненты, снижать энергозатраты и утилизировать техногенные отходы, создавая конкурентоспособные стекольные материалы.

Область применения

• стекольная промышленность – производство листового стекла, стекольной тары (бутылки, банки), стекловолокна, стеклоблоков;
• строительная индустрия – архитектурно-художественное стекло для фасадов, витражей, интерьерных решений, декоративных панелей;
• производство стеклоизделий – посуда, светотехническая арматура, лабораторная посуда;
• декоративно-прикладное искусство – изготовление авантюринового стекла (с блестящими включениями) для украшений, сувениров, мозаики;
• техническая керамика и эмали – в качестве компонента для глазурей и покрытий.

Использование плава соды в шихте особенно актуально для заводов, расположенных вблизи химических производств капролактама (ОАО «Гродно Азот»), что сокращает транспортные расходы.

Свойства и параметры

• содержание мела в шихте – для обычного стекла 3–10 мас. %, для авантюринового – до 27,9 %, что существенно экономит более дорогие компоненты (соду, песок);
• химический состав стекла – мел (CaCO₃) вносит CaO, который повышает гидролитическую стойкость, уменьшает склонность к кристаллизации и увеличивает твердость;
• температура варки – благодаря присутствию оксидов железа и магния в плаве соды, происходит интенсификация процесса стекловарения, что ускоряет варку стекла и снижает удельный расход топлива;
• качество стекла – использование плава не ухудшает оптические и механические свойства; при корректировке состава удается получить стекло, соответствующее требованиям ГОСТ на листовое и тарное стекло;
• декоративные свойства – авантюриновое стекло с добавлением оксидов хрома, меди и сульфата натрия приобретает характерный блеск и переливы, что востребовано в дизайне;
• экологическая безопасность – содержание тяжелых металлов в плаве не превышает допустимых норм, а утилизация отходов капролактама снижает нагрузку на полигоны.

Ожидаемый эффект

• снижение себестоимости шихты – оптовая цена плава соды кальцинированной значительно ниже кальцинированной соды, а также снижается расход топлива за счет ускорения варки. Это дает экономию  на материальных затратах;
• утилизация отходов – плав соды (отход капролактама) и вскрышные породы (глауконит) вместо складирования вовлекаются в производство, снижая экологические платежи и освобождая площади;
• расширение ассортимента – возможность выпуска авантюриновых и декоративных стекол повышает маржинальность продукции (добавленная стоимость до 50-70 %).

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: ОАО «Гомельстекло», ОАО «Стеклозавод Неман» и другие производители стекольной отрасли;
• Российская Федерация – возможны поставки авантюринового стекла в качестве декоративного материала для строительных и дизайнерских работ.

Развитие производства стекла с использованием меловых пород и вторичных ресурсов является стратегическим направлением для повышения эффективности стекольной отрасли Беларуси, снижения импортозависимости и укрепления экспортного потенциала. Для промышленной реализации необходимы доработка технологических регламентов и масштабирование опытных результатов на полноценные стекловаренные печи.

Компонент для огнеупорных и огнезащитных красок, клеев и мастик

Описание

Огнезащитные составы представляют собой специальные материалы (краски, мастики, обмазки, рулонные покрытия), предназначенные для пассивной противопожарной защиты строительных конструкций, металлических и деревянных поверхностей, кабельных линий, трубопроводов и других объектов. Они замедляют или предотвращают распространение пламени, снижают скорость прогрева конструкций, увеличивают время эвакуации людей и сохранность имущества при пожаре.

В Республике Беларусь имеется значительный потенциал для организации производства огнезащитных составов с использованием местных минеральных ресурсов – доломита, мела, каолина, бентонитовых глин, а также вторичного полимерного сырья и графита.

В рамках научно-исследовательских работ разработаны и запатентованы составы огнезащитных материалов, в которых в качестве наполнителей и модификаторов используются отечественные минеральные компоненты.

Основные разработанные составы:

1. Мастика кровельная и гидроизоляционная с доломитовым наполнителем:

• битумное или битумно-полимерное связующее – 63–64 %;
• наполнитель (минеральные компоненты – доломит, мел) — 30–32 %;
• термоэластопласт бутадиен-стирольный – 4–7 %.

Особенность: доломит выступает не только как наполнитель, но и как компонент, повышающий термостойкость и огнестойкость покрытия за счет выделения углекислого газа при термическом разложении карбонатов (CaCO₃ и MgCO₃), что способствует разбавлению горючей среды.

Способ получения: предварительное расплавление битумного связующего, подача минерального наполнителя при снижении температуры на 30-32 °C, перемешивание не менее 30 минут до однородного состояния.

2. Состав краски с термо- и огнезащитными свойствами:

• полимерное связующее (акриловые сополимеры, кремнийорганические смолы, полиуретаны) – 20-40 %;
• наполнитель (минеральные компоненты – доломит, мел) – 10-30 %;
• антипиреновая добавка – 10-20 %;
• модифицирующая добавка (керамические или стеклянные микросферы диаметром 20–150 мкм) – 10-30 %;
• порошок бентонита, интеркалированный ионами кобальта Co²⁺ или церия Ce³⁺ (или их смесь) – 3,0-7,0 %;
• органический растворитель – остальное.

Бентонит, модифицированный ионами переходных металлов, повышает термостойкость и способствует образованию защитного керамического слоя при высокотемпературном воздействии.

3. Полимерный рулонный кровельный и изоляционный материал с повышенной пожаростойкостью:

• этиленпропилендиеновый каучук (EPDM) – 45,0-50,0 %;
• полиизопреновый каучук – 2,0-3,0 %;
• стеариновая или олеиновая кислота – 0,2-0,3 %;
• масло-мягчитель (парафиновое масло) – 2,5-6,0 %;
• олигоэфиракрилат – 4,0-7,5 %;
• технический углерод – 18,0-25,0 %;
• интеркалированное соединение графита (окисленный графит) – 8,0-15,0 %;
• наполнитель (каолин, мел, тальк) – остальное.

Окисленный графит при нагреве вспучивается, образуя червеобразные структуры, которые создают теплозащитный экран. Такой материал не содержит токсичных компонентов, обладает высокой пожаростойкостью и рекомендован для объектов с повышенной пожарной опасностью (ТЭЦ, АЭС и т. п.).

Область применения

• огнезащита металлических конструкций в промышленных, торговых и административных зданиях;
• огнезащита деревянных конструкций (стропила, перекрытия, панели) в малоэтажном и жилищном строительстве;
• устройство кровель на объектах с повышенной пожароопасностью (ТЭЦ, АЭС, котельные, склады ГСМ);
• огнезащита кабельных трасс, трубопроводов, электрощитовых;
• защита резервуаров и технологического оборудования от огневого воздействия;
• огнезащита мостов, путепроводов, тоннелей, эстакад;
• защита вагонов и контейнеров;
• защита оборудования, работающего в средах с повышенной температурой;
• защита фортификационных сооружений, бункеров, хранилищ.

Свойства и параметры

• группа горючести: Г1 (трудногорючие);
• температура эксплуатации: от –60 °C до +80 °C (полимерные), до +120°C (битумные);
• повышенная огнестойкость – карбонатные наполнители (доломит) при нагреве выделяют CO₂, который замедляет горение; интеркалированный графит создает теплоизолирующий барьер.

Ожидаемый эффект

• ресурсосбережение – вовлечение в переработку отечественного доломитового сырья и вторичных полимерных материалов;
• снижение себестоимости – доломит значительно дешевле импортных наполнителей (тальк, барит, микрокальцит);
• импортозамещение – сокращение ввоза дорогостоящих огнезащитных материалов из-за рубежа;
• повышение пожарной безопасности – создание современных покрытий, отвечающих мировым стандартам;
• экологическая безопасность – использование экологически чистых связующих и наполнителей, снижение токсичных отходов;
• устойчивое экономическое развитие - рост высокотехнологичных производств, увеличение экспортных поступлений.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь:
  • предприятия строительной отрасли, проектные и монтажные организации;
  • заводы железобетонных конструкций, металлоконструкций;
  • энергетические объекты (Белэнерго, БелАЭС, ТЭЦ);
  • предприятия нефтехимии (НПЗ, газопроводы);
  • частные застройщики и компании по огнезащите.
• Российская Федерация: объекты энергетики, строящиеся и реконструируемые в рамках государственных программ.

Получение мастик строительного назначения, в том числе гидроизоляционных

Описание

Строительные мастики представляют собой пластичные или вязкотекучие композиции, предназначенные для устройства гидроизоляционных, кровельных, герметизирующих и приклеивающих покрытий. Как правило, их получают путем смешивания вяжущего компонента (битум, полимер, смола), тонкодисперсного наполнителя, растворителя или воды и целевых добавок. Наполнители вводят для повышения теплостойкости, прочности, твердости, уменьшения усадочных деформаций, улучшения эксплуатационно-технических свойств.

Мел в составах мастик выступает недорогим минеральным наполнителем, снижающим усадку и придающим мастикам определенную вязкость, а также способствующим снижению хрупкости покрытия. Он используется как инертный наполнитель для увеличения объема и экономии вяжущего, а также для улучшения адгезионных свойств.

В рамках научно-исследовательских работ, проведенных в Государственном предприятии «Институт НИИСМ» разработаны и запатентованы составы мастик различного назначения с использованием мела и каолина, а также созданы рецептуры на основе вторичного полимерного сырья.

Основные составы мастик:

1. Гидроизоляционная битумно-меловая мастика (горячая):

• битум строительный – 40-50 %;
• мел молотый – 40-50 %;
• пластификатор (машинное масло или кубовые остатки) – 5-10 %;
• волокнистый наполнитель (асбест, базальтовое волокно) – до 5 % (для предотвращения сползания с вертикальных поверхностей).

2. Мастика для приклейки рулонных материалов или паркета:

• вяжущее (битум или смола) – 35-45 %;
• растворитель (бензин-растворитель или нефрас) – 20-30 %;
• сухой мелкодисперсный мел – 25-35 %;
• олифа или синтетические смолы – 5-10 %.

3. Кровельная и гидроизоляционная мастика на акриловой дисперсии:

• акриловая дисперсия – 28-36 %;
• мел или микрокальцит – 15-22 %;
• сольвент – 30-35 %;
• модифицирующая добавка-инверсор – 10-12 %;
• спирт изопропиловый – 3,5-4,0 %;
• спирт бутиловый – 1,5-2,0 %;
• пеногаситель – 0,1-0,2 %;
• поверхностно-активное вещество (неонол) – 0,04–0,06 %.

Эта мастика отличается повышенной водостойкостью, эластичностью и адгезионной прочностью, а также позволяет выполнять гидроизоляционные работы при низких температурах и в сырую погоду.

4. Материал для защитных покрытий на основе вторичных полимеров.

Разработан состав основной композиции (на 100 мас. ч.), включающий:

• полиолефин (смесь полиолефинов, в т.ч. вторичный ПЭНП) – 10–60 мас. ч.;
• резиновую крошку (размер частиц до 1 мм) – 40–90 мас. ч.

Дополнительно могут вводиться до 60 мас. ч. дисперсных наполнителей (мел, каолин, аэросил, стеклобисер) и до 50 мас. ч. волокнистых наполнителей. Способ получения включает смешение компонентов при температуре (Тпл + 5)…(Тпл + 55) °C, формование рулонной заготовки по каландровой или экструзионной технологии, охлаждение, а при необходимости – тиснение или штамповку для получения рельефных и профилированных изделий. Материал может использоваться как гидроизоляционное и кровельное покрытие, в том числе с имитацией черепицы.

Ключевые требования к меловому наполнителю:

• массовая доля влаги – не более 1–2 % (влажный мел вызывает вспенивание при введении в горячий битум);
• тонкость помола – проход через сито с сеткой 008 не менее 85–90 %;
• химическая чистота – отсутствие активных водорастворимых примесей.

Технологический процесс получения мастик включает подготовку сырья (сушка и помол мела, подготовка битума или полимерной композиции), дозирование компонентов, смешивание при заданной температуре, введение добавок, гомогенизацию и фасовку.

Использование отечественного мела и вторичных полимерных отходов позволяет создать конкурентоспособные гидроизоляционные материалы с высокой добавленной стоимостью, снизить импортную зависимость и улучшить экологическую обстановку за счет утилизации отходов.

Область применения

• устройство и ремонт кровель всех типов;
• гидроизоляция фундаментов, подвалов, цокольных этажей, стен подземных сооружений;
• гидроизоляция санузлов, ванных комнат, бассейнов, душевых;
• герметизация стыков, швов, трещин, деформационных швов;
• устройство гидроизоляционных слоев мостов, путепроводов, тоннелей;
• герметизация деформационных швов дорожных покрытий;
• приклейка рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов (рубероид, техноэласт, стеклоизол);
• приклейка паркета, линолеума, плитки и других напольных покрытий;
• защита металлических конструкций от коррозии (антикоррозионные мастики);
• герметизация и ремонт трубопроводов, резервуаров, водоемов.

Свойства и параметры

• водостойкость: высокая (образует сплошную водонепроницаемую пленку);
• эластичность: сохраняется при изгибе и температурных деформациях основания;
• адгезионная прочность: высокая (к бетону, металлу, дереву, кирпичу);
• температура применения: от –15 °C до +40 °C (в зависимости от состава);
• теплостойкость: до 80–90 °C (для битумных), до 100–120 °C (для полимерных);
• тонкость помола мела: проход через сито 008 – не менее 85–90 %;
• влажность мела: не более 1–2 %;
• содержание мела в составе: 15–50 % (в зависимости от марки мастики);
• срок службы покрытия: 10–25 лет (в зависимости от условий эксплуатации);
• устойчивость к УФ-излучению: высокая (при введении стабилизаторов).

Ожидаемый эффект

• ресурсосбережение – вовлечение местного сырья (мела) и техногенных отходов (полиэтилен, резиновая крошка) в производство;
• снижение себестоимости продукции – мел является значительно более дешевым наполнителем;
• экономический рост – создание новых рабочих мест, увеличение добавленной стоимости, расширение экспортных возможностей.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь:
  • предприятия строительной индустрии (заводы железобетонных изделий, домостроительные комбинаты);
  • организации ЖКХ и коммунальные службы (ремонт и обслуживание кровель, гидроизоляция подвалов);
  • частные застройщики и индивидуальные предприниматели;
  • предприятия, производящие рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы (в качестве связующего и приклеивающего слоя).
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС: строительный рынок.

Получение сухих строительных смесей (штукатурок) на основе мела

Описание

Сухие строительные смеси – это композиционные порошкообразные материалы, состоящие из минеральных вяжущих, заполнителей, функциональных добавок и модификаторов, предназначенные для приготовления строительных растворов путем смешивания с водой. Они обеспечивают широкую номенклатуру научно-обоснованных составов, стабильность качества, удобство транспортировки и хранения, а также позволяют повысить производительность труда строителей в 2–5 раз по сравнению с традиционными «мокрыми» технологиями.

Основными компонентами большинства сухих смесей являются портландцемент, гипс или известь (вяжущие) и кварцевый песок (заполнитель). В Республике Беларусь имеются значительные запасы мела, которые пока недостаточно вовлечены в производство высококачественных сухих строительных смесей.

Получение извести и сухого мела из влажных мелов во вращающихся печах. Способ позволяет одновременно получать известь (CaO) и сухой мел (CaCO₃), используя избыточное количество сырья – мел подают в печь в количестве, превышающем потребность для производства извести в 1,2–2,0 раза. Высушенный избыточный мел улавливают с рециркулирующими дымовыми газами и направляют на дальнейшее использование. Технология обеспечивает снижение расхода топлива до 20 % за счет интенсивного теплообмена в цепной зоне печи и не требует дополнительных капитальных затрат на сушку, что существенно удешевляет производство сухого мелового наполнителя.

На основе отсевов известнякового щебня (фракция 0–5 мм) разработаны составы сухих строительных смесей (штукатурок). Пример рецептуры: портландцемент – 18,7–19,65 %, природный кварцевый песок (Мк-1,82) – 37,0–43,0 %, отсев известнякового щебня – 37,0–44,0 %, комплексная добавка УП-4 (пластификатор/регулятор) – 0,1–0,15 %, а также отходы полипропиленовых волокон (фибра) – 0,2 %. Применение мелового заполнителя (известнякового отсева) позволяет снизить расход портландцемента, повысить адгезионные свойства и удобоукладываемость смесей, увеличить прочность на сжатие и растяжение, а также исключить коррозию фибры в процессе эксплуатации.

Разработан способ получения минеральной композиции на основе смешанной твердой фазы карбонатов кальция и магния. Данная минеральная композиция получается путем карбонизации водной суспензии гидроксидов кальция и магния углекислым газом. Такая композиция имеет объемную плотность 80–250 кг/м³ и может использоваться как теплоизолирующий наполнитель в легких штукатурных смесях.

Совокупность этих разработок позволяет создать линейку сухих строительных смесей различного назначения с использованием мелового сырья.

Область применения

• штукатурные работы – внутренняя и наружная отделка стен, потолков, фасадов;
• кладочные растворы – для кладки кирпича, блоков, камня, заполнения швов;
• реставрационные работы – использование известковых смесей для восстановления исторических зданий, где требуется паропроницаемость и аутентичность материалов;
• специальные смеси – огнеупорные, тампонажные, клеевые, теплоизоляционные (с легкими заполнителями);
• производство сухих смесей нестроительного назначения – для изготовления искусственного камня, формования изделий.

Свойства и параметры

Сухие строительные смеси с использованием мела/известняка обладают следующими характеристиками (на основе разработанных составов и требований ГОСТ):

• прочность на сжатие – для штукатурных смесей (марка М50–М100) – не менее 5–10 МПа, с добавлением фибры – повышается на 15–20 %;
• прочность на растяжение при изгибе – с полипропиленовой фиброй увеличивается до 30–40 %, что предотвращает растрескивание;
• адгезия к основанию – не менее 0,3–0,5 МПа (при использовании комплексной добавки УП-4);
• удобоукладываемость – подвижность конуса 6–8 см, сохраняется в течение 1–2 часов;
• водопоглощение – для штукатурных смесей – не более 8–10 %; теплоизоляционные композиции – до 20 %;
• морозостойкость – не менее 25–50 циклов (для наружных работ);
• плотность – обычные смеси 1600–1800 кг/м³; легкие (с карбонатной композицией) – 500–1000 кг/м³;
• коэффициент теплопроводности – для легких смесей с пористыми карбонатными наполнителями – 0,15–0,25 Вт/(м·К);
• время высыхания – в зависимости от толщины слоя и температуры – 1–5 суток до набора прочности.

Ожидаемый эффект

• снижение себестоимости – себестоимость сухой смеси может быть снижена на 15–25 % за счет дешевого мелового сырья (по сравнению с привозным песком или синтетическими наполнителями). При этом сухой мел, получаемый попутно с известью, имеет минимальную себестоимость;
• экономия цемента – благодаря активной поверхности меловых частиц и их химическому взаимодействию с цементом, возможно снижение содержания портландцемента на 10–15 % без потери прочности, что существенно удешевляет смесь;
• рост производительности труда – применение сухих смесей на стройплощадках сокращает трудозатраты в 2–5 раз, ускоряет отделочные работы и повышает их качество;
• сокращение энергозатрат – получение сухого мела по совмещенной технологии с известью не требует дополнительной сушки, что экономит топливо и электроэнергию до 20 % по сравнению с раздельным производством;
• создание новых рабочих мест – организация цехов по производству сухих смесей и переработке мела создаст дополнительные рабочие места в регионах добычи (Могилевская, Гомельская области).

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: строительные организации, частные застройщики, предприятия ЖКХ, реставрационные мастерские;
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС – белорусская продукция на основе мела может быть конкурентоспособной по цене и качеству.

Получение добавок для стабилизации глинистых грунтов в дорожном строительстве

Описание

Одним из эффективных способов повышения несущей способности земляного полотна и дорожных одежд является применение составов для стабилизации различных грунтов. Одним из наиболее известных способов укрепления грунтов в дорожном строительстве является укрепление известью.

Механизм стабилизации глинистых грунтов известью:

Известь применяется как в гашеном, так и в негашеном виде для осушения и укрепления грунтов. Негашеная известь при смешивании с влажным грунтом поглощает до 32 % воды от своего веса с образованием гашеной извести. Выделяющееся тепло дополнительно снижает влажность за счет испарения. Причем реакция с водой происходит даже в том случае, если грунт не содержит значительного количества глинистых частиц. Реакция же с глинистыми частицами вызывает дальнейшее осушение. В результате осушение происходит в течение нескольких часов, что позволяет уплотнить грунт значительно быстрее, чем при естественном испарении.

Процесс стабилизации включает две стадии:

Стадия 1. Модификация – ионы Ca²⁺ из гашеной извести мигрируют к поверхности глинистых частиц, вытесняют воду и ионы натрия и водорода. Грунт становится рыхлым и зернистым, снижается число пластичности, развиваются процессы флоккуляции и агломерации.

Стадия 2. Стабилизация – при добавлении в грунт извести и воды кремнезем и глинозем (SiO₂, Al₂O₃) вступают в реакцию с гидроксидом кальция, образуя малоосновные гидросиликаты (CSH) и гидроалюминаты (CAH), создающие цементирующий скелет, увеличивающий прочность и водостойкость грунта.

Процесс стабилизации начинается в течение нескольких часов и продолжается в течение многих лет, благодаря чему происходит нарастание прочности.

Укрепление грунтов известью регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 23558-94 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства».

Перспективные составы для стабилизации грунтов:

В рамках научно-исследовательских работ разработаны и запатентованы следующие составы на основе отечественного сырья:

1. Состав для стабилизации грунта (с использованием доменного шлака и базальтовых волокон):

• гипс – 35–42 %;
• известь – 17–23 %;
• цемент – 9–14 %;
• доменный шлак – 9–14 %;
• базальтовые волокна – 0,1–1,0 %;
• сажа – 17–22 %.

Состав вводится в количестве 4–6 % от массы обрабатываемого грунта при его естественной влажности ниже оптимальной, с последующим увлажнением до 20 % и уплотнением. Применение доменного шлака и базальтовых волокон повышает прочность, водостойкость и морозостойкость, а сажа улучшает технологические свойства смеси.

2. Сухая строительная смесь для укрепления и стабилизации грунта:

• меланин – 0,01–0,5 %;
• волластонит – 0,5–3,0 %;
• буроугольная зола-уноса – 1,0–8,0 %;
• олеат натрия – 0,01–0,5 %;
• суперпластификатор С3 – 2,0–5,0 %;
• цитрат натрия – 0,01–0,1 %;
• лигносульфонат технический (ЛСТ) – 0,1–1,0 %;
• доломитовая мука – 0,5–3,0 %;
• известь гашеная – 1,0–3,0 %;
• активный микрокремнезем – 0,01–0,1 %;
• фторид натрия – 0,01–0,1 %;
• сульфаты меди, аммония, железа – 0,02–0,5 %;
• фибра – 3,0–7,0 %;
• цемент – остальное.

Технический результат: повышение прочности, морозоустойчивости, снижение водонасыщения и набухания грунта. Использование доломитовой муки (ОАО «Доломит») и буроугольной золы (техногенный отход) обеспечивает дополнительный экономический и экологический эффект.

Область применения

• укрепление оснований и земляного полотна при строительстве новых дорог;
• капитальный ремонт дорог с устройством цементобетонных покрытий;
• усиление слабых оснований при реконструкции и расширении дорог.
• укрепление откосов насыпей и выемок.
• устройство грунтовых оснований повышенной несущей способности.
• подготовка площадок под застройку, парковок, складских территорий;
• устройство дорожек в парках, садах, зонах отдыха.
• укрепление откосов каналов, дамб, водохранилищ;
• строительство лесовозных и полевых дорог;
• укрепление грунтов на фермах и хранилищах.

Свойства и параметры

• количество стабилизатора: 4–6 % от массы обрабатываемого грунта;
• оптимальная влажность смеси – 20 %;
• морозостойкость повышается (до 50 циклов замораживания-оттаивания);
• водонасыщение снижается на 30–50 % по сравнению с нестабилизированным грунтом;
• водопоглощение известью – до 32 % от веса негашеной извести;
• экономия привозных материалов –10-30 % стоимости дорожного полотна;
• срок службы покрытия не менее 15–25 лет (для укрепленных оснований).

Использование отечественных материалов (доломитовой муки, мергеля, доменного шлака, золы) позволяет регулировать свойства стабилизированного грунта в широком диапазоне: от малопрочных водостойких оснований до высокопрочных грунтобетонов.

Ожидаемый эффект

• использование местного сырья – вовлечение мергельно-меловых пород, доломитовой муки и техногенных отходов (доменный шлак, буроугольная зола) в дорожное строительство, что снижает потребность в песке и щебне;
• сокращение сроков строительства – стабилизация известью ускоряет осушение и уплотнение грунтов в 2–3 раза по сравнению с естественным испарением, что сокращает сроки строительства;
• экологический эффект – утилизация техногенных отходов (шлак, зола, сажа) вместо их захоронения;

• повышение качества дорог – увеличение прочности, водостойкости и морозостойкости оснований, продление межремонтных сроков.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: дорожно-строительные управления и подрядные организации (РУП «Белавтодор», областные ДСУ), предприятия стройиндустрии (заводы ЖБИ, бетонных смесей, сухих смесей), частные строительные компании, застройщики.

Получение гранулированных сорбентов из природного мела для очистки водных сред от ионов тяжелых металлов

Описание

Сорбционные материалы представляют собой твердые вещества (природные или синтетические), обладающие способностью избирательно поглощать (сорбировать) из жидких или газообразных сред различные вещества – ионы металлов, органические загрязнения, нефтепродукты и другие загрязнители.

В Республике Беларусь имеются значительные запасы природного мела, который может быть использован не только в традиционных отраслях (строительство, цементная промышленность, производство лакокрасочных материалов), но и как основа для производства эффективных минеральных сорбентов для очистки промышленных и сточных вод.

Ионы тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, кадмий, никель, хром и др.) являются одними из наиболее опасных загрязнителей водных сред. Они обладают высокой токсичностью, способностью к биоаккумуляции и миграции в пищевых цепях. Особую опасность представляет медь (II) — ее ионы широко распространены в сточных водах гальванических производств, металлообрабатывающих предприятий, горнорудной промышленности, а также в сельскохозяйственных стоках (за счет использования медьсодержащих фунгицидов).

Традиционные методы удаления ионов тяжелых металлов из водных растворов (химическое осаждение, мембранные технологии, обратный осмос, ионный обмен) часто характеризуются высокой стоимостью, энергоемкостью или образованием значительного объема вторичных отходов. Сорбционные методы считаются наиболее предпочтительными благодаря простоте аппаратурного оформления, эффективности, возможности регенерации сорбента и утилизации концентрированных металлсодержащих растворов.

Применение природного мела для получения сорбентов имеет следующие преимущества:

• мел представляет собой доступное и недорогое сырье;
• карбонат кальция (CaCO₃) обладает высокой реакционной способностью по отношению к ионам тяжелых металлов, образуя труднорастворимые основные карбонаты и гидроксокарбонаты;
• гранулирование сорбента упрощает процесс очистки, предотвращает вынос частиц и позволяет использовать сорбент в статических и динамических условиях (фильтрующие загрузки, колонные аппараты);
• сорбент может быть регенерирован и использован повторно (с выделением концентратов металлов).

Предлагаемый способ получения гранулированного сорбента включает следующие основные операции:

1. отмучивание природного мела в дистиллированной воде – удаление крупных включений и примесей, получение гомогенной суспензии;
2. приготовление затворителя – растворение крахмала в дистиллированной воде. Крахмал выступает в качестве структурообразующего связующего, обеспечивающего сохранность формы гранул при сушке и эксплуатации, а также придает сорбенту необходимую пористость после термической обработки;
3. смешивание и гранулирование – полученную смесь перемешивают до образования пластичной массы, которую затем пропускают через шнековый гранулятор. Использование шнекового формования позволяет получать гранулы одинаковой формы и размера, что обеспечивает стабильность гидравлического сопротивления при фильтрации водных сред;
4. сушка гранул – при температуре 105°C до постоянной массы. Данный температурный режим позволяет удалить влагу без деструкции карбонатной матрицы и крахмального связующего.

Ожидаемая сорбционная емкость сорбента по ионам меди (II) составляет от 300 до 800 мг/г (в зависимости от исходного минералогического состава мела, тонкости помола и структуры гранул). Механизм сорбции включает не только адсорбцию, но и химическое осаждение в виде малахита Cu₂(CO₃)(OH)₂ и азурита Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, что обеспечивает высокую степень извлечения металла.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить из природного мела гранулированный сорбент, который упрощает процесс удаления загрязнений, повышает качество очищенной воды и может быть масштабирован до промышленного производства.

Область применения

• очистка сточных вод промышленных предприятий:
  • гальванические производства (медесодержащие сточные воды, промывные воды);
  • металлообрабатывающие и машиностроительные заводы;
  • горнорудные и обогатительные комбинаты;
  • предприятия по переработке вторичного металла;
  • устранение загрязнения подземных вод (при дренажных и обводненных участках);
  • очистка оборотных вод промышленных предприятий;
  • подготовка воды для систем охлаждения и теплоснабжения;
  • извлечение и концентрирование ценных металлов из разбавленных растворов для их дальнейшего извлечения;
  • применение в процессах экобиотехнологии (биосорбционно-активирующие загрузки);
  • обработка фильтратов полигонов ТБО и промышленных отходов.

Свойства и параметры

• экологичность – использование природного минерала без токсичных реагентов;
• селективность – высокая сорбционная активность по отношению к ионам Cu²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺;
• технологичность – гранулированная форма предотвращает вынос, упрощает фильтрацию и регенерацию;
• низкая стоимость – по сравнению с синтетическими сорбентами (силикагели, алюмосиликаты, ионообменные смолы), мел имеет стоимость в 10–50 раз ниже;
• доступность – крупные разведанные запасы мела в Беларуси.

Ожидаемый эффект

• вовлечение в переработку местного минерального сырья, которое добывается в значительных объемах. Создание нового направления переработки – производство сорбентов – позволит диверсифицировать использование мела и повысить добавленную стоимость;
• снижение затрат на очистку сточных вод – использование мелового сорбента позволяет снизить стоимость очистки в сравнении с применением импортных ионообменных смол в 2–5 раз. Затраты на реагенты снижаются за счет применения недорогого крахмала и отсутствия сложных химических модификаций;
• организация собственного производства позволит снизить закупки импортных сорбентов для очистки вод и сократить отток валюты;
• экологическая безопасность – снижение сброса тяжелых металлов в водные объекты, улучшение состояния водных экосистем;
• создание рабочих мест;
• экономический рост — расширение ассортимента продукции с высокой добавленной стоимостью;
• экспортный потенциал – возможность поставки конкурентного продукта в страны ЕАЭС и дальнего зарубежья.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: предприятия гальванической и металлообрабатывающей отрасли (МТЗ, МАЗ, БелАЗ, «Гомсельмаш», БМЗ и др.).
• Российская Федерация: предприятия по очистке сточных вод в крупных агломерациях.

Использование меловых пород при производстве стекла

Описание

Мел (карбонат кальция, CaCO₃) является одним из основных сырьевых компонентов в производстве стекла, выполняя функцию источника оксида кальция (CaO) – стабилизатора, повышающего химическую стойкость и механическую прочность стекла, а также снижающего вязкость расплава. В Республике Беларусь имеются значительные запасы меловых пород, однако в стекольной промышленности они используются недостаточно полно, и часть сырья импортируется.

Предложен состав шихты для изготовления стекла, включающий (мас. %): кварцевый песок – 71,0-72,55, мел – 3,0-10,0, доломит – 2,5–3,0, алюмосодержащие компоненты – 2,0-3,5, а также плав соды кальцинированной – 13,5-14,4. Отличительной особенностью является использование плава соды кальцинированной – отхода производства капролактама, который может замещать кальцинированную соду частично или полностью (в количестве 1,3-7,0 % плава и 7,5-12,2 % соды). Плав содержит оксиды кальция, железа, магния, кремния, что ускоряет процессы стекловарения и позволяет снизить удельный расход топлива. Кроме того, цена плава значительно ниже, что снижает себестоимость шихты, а его использование решает экологическую задачу утилизации промышленных отходов.

Для стекол архитектурно-художественного назначения разработан состав авантюринового стекла, где мел также является компонентом: глауконитсодержащая порода – 50,8-54,6 %, мел – 27,4-27,9 %, сода кальцинированная – 9,2-9,8 %, глинозем технический – 1,6-1,7 %, оксид хрома – 2,4-5,5 %, оксид меди – 0,2-0,9 %, сульфат натрия – 3,9-4,1 %. Использование глауконитсодержащих вскрышных пород (попутное полезное ископаемое месторождения базальтов и туфов «Новодворское», Брестская область, Пинский район) расширяет сырьевую базу и способствует рациональному использованию минеральных ресурсов.

Таким образом, использование мела в составе стекольных шихт позволяет эффективно заменять импортные компоненты, снижать энергозатраты и утилизировать техногенные отходы, создавая конкурентоспособные стекольные материалы.

Область применения

• стекольная промышленность – производство листового стекла, стекольной тары (бутылки, банки), стекловолокна, стеклоблоков;
• строительная индустрия – архитектурно-художественное стекло для фасадов, витражей, интерьерных решений, декоративных панелей;
• производство стеклоизделий – посуда, светотехническая арматура, лабораторная посуда;
• декоративно-прикладное искусство – изготовление авантюринового стекла (с блестящими включениями) для украшений, сувениров, мозаики;
• техническая керамика и эмали – в качестве компонента для глазурей и покрытий.

Использование плава соды в шихте особенно актуально для заводов, расположенных вблизи химических производств капролактама (ОАО «Гродно Азот»), что сокращает транспортные расходы.

Свойства и параметры

• содержание мела в шихте – для обычного стекла 3–10 мас. %, для авантюринового – до 27,9 %, что существенно экономит более дорогие компоненты (соду, песок);
• химический состав стекла – мел (CaCO₃) вносит CaO, который повышает гидролитическую стойкость, уменьшает склонность к кристаллизации и увеличивает твердость;
• температура варки – благодаря присутствию оксидов железа и магния в плаве соды, происходит интенсификация процесса стекловарения, что ускоряет варку стекла и снижает удельный расход топлива;
• качество стекла – использование плава не ухудшает оптические и механические свойства; при корректировке состава удается получить стекло, соответствующее требованиям ГОСТ на листовое и тарное стекло;
• декоративные свойства – авантюриновое стекло с добавлением оксидов хрома, меди и сульфата натрия приобретает характерный блеск и переливы, что востребовано в дизайне;
• экологическая безопасность – содержание тяжелых металлов в плаве не превышает допустимых норм, а утилизация отходов капролактама снижает нагрузку на полигоны.

Ожидаемый эффект

• снижение себестоимости шихты – оптовая цена плава соды кальцинированной значительно ниже кальцинированной соды, а также снижается расход топлива за счет ускорения варки. Это дает экономию  на материальных затратах;
• утилизация отходов – плав соды (отход капролактама) и вскрышные породы (глауконит) вместо складирования вовлекаются в производство, снижая экологические платежи и освобождая площади;
• расширение ассортимента – возможность выпуска авантюриновых и декоративных стекол повышает маржинальность продукции (добавленная стоимость до 50-70 %).

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: ОАО «Гомельстекло», ОАО «Стеклозавод Неман» и другие производители стекольной отрасли;
• Российская Федерация – возможны поставки авантюринового стекла в качестве декоративного материала для строительных и дизайнерских работ.

Развитие производства стекла с использованием меловых пород и вторичных ресурсов является стратегическим направлением для повышения эффективности стекольной отрасли Беларуси, снижения импортозависимости и укрепления экспортного потенциала. Для промышленной реализации необходимы доработка технологических регламентов и масштабирование опытных результатов на полноценные стекловаренные печи.

Компонент для огнеупорных и огнезащитных красок, клеев и мастик

Описание

Огнезащитные составы представляют собой специальные материалы (краски, мастики, обмазки, рулонные покрытия), предназначенные для пассивной противопожарной защиты строительных конструкций, металлических и деревянных поверхностей, кабельных линий, трубопроводов и других объектов. Они замедляют или предотвращают распространение пламени, снижают скорость прогрева конструкций, увеличивают время эвакуации людей и сохранность имущества при пожаре.

В Республике Беларусь имеется значительный потенциал для организации производства огнезащитных составов с использованием местных минеральных ресурсов – доломита, мела, каолина, бентонитовых глин, а также вторичного полимерного сырья и графита.

В рамках научно-исследовательских работ разработаны и запатентованы составы огнезащитных материалов, в которых в качестве наполнителей и модификаторов используются отечественные минеральные компоненты.

Основные разработанные составы:

1. Мастика кровельная и гидроизоляционная с доломитовым наполнителем:

• битумное или битумно-полимерное связующее – 63–64 %;
• наполнитель (минеральные компоненты – доломит, мел) — 30–32 %;
• термоэластопласт бутадиен-стирольный – 4–7 %.

Особенность: доломит выступает не только как наполнитель, но и как компонент, повышающий термостойкость и огнестойкость покрытия за счет выделения углекислого газа при термическом разложении карбонатов (CaCO₃ и MgCO₃), что способствует разбавлению горючей среды.

Способ получения: предварительное расплавление битумного связующего, подача минерального наполнителя при снижении температуры на 30-32 °C, перемешивание не менее 30 минут до однородного состояния.

2. Состав краски с термо- и огнезащитными свойствами:

• полимерное связующее (акриловые сополимеры, кремнийорганические смолы, полиуретаны) – 20-40 %;
• наполнитель (минеральные компоненты – доломит, мел) – 10-30 %;
• антипиреновая добавка – 10-20 %;
• модифицирующая добавка (керамические или стеклянные микросферы диаметром 20–150 мкм) – 10-30 %;
• порошок бентонита, интеркалированный ионами кобальта Co²⁺ или церия Ce³⁺ (или их смесь) – 3,0-7,0 %;
• органический растворитель – остальное.

Бентонит, модифицированный ионами переходных металлов, повышает термостойкость и способствует образованию защитного керамического слоя при высокотемпературном воздействии.

3. Полимерный рулонный кровельный и изоляционный материал с повышенной пожаростойкостью:

• этиленпропилендиеновый каучук (EPDM) – 45,0-50,0 %;
• полиизопреновый каучук – 2,0-3,0 %;
• стеариновая или олеиновая кислота – 0,2-0,3 %;
• масло-мягчитель (парафиновое масло) – 2,5-6,0 %;
• олигоэфиракрилат – 4,0-7,5 %;
• технический углерод – 18,0-25,0 %;
• интеркалированное соединение графита (окисленный графит) – 8,0-15,0 %;
• наполнитель (каолин, мел, тальк) – остальное.

Окисленный графит при нагреве вспучивается, образуя червеобразные структуры, которые создают теплозащитный экран. Такой материал не содержит токсичных компонентов, обладает высокой пожаростойкостью и рекомендован для объектов с повышенной пожарной опасностью (ТЭЦ, АЭС и т. п.).

Область применения

• огнезащита металлических конструкций в промышленных, торговых и административных зданиях;
• огнезащита деревянных конструкций (стропила, перекрытия, панели) в малоэтажном и жилищном строительстве;
• устройство кровель на объектах с повышенной пожароопасностью (ТЭЦ, АЭС, котельные, склады ГСМ);
• огнезащита кабельных трасс, трубопроводов, электрощитовых;
• защита резервуаров и технологического оборудования от огневого воздействия;
• огнезащита мостов, путепроводов, тоннелей, эстакад;
• защита вагонов и контейнеров;
• защита оборудования, работающего в средах с повышенной температурой;
• защита фортификационных сооружений, бункеров, хранилищ.

Свойства и параметры

• группа горючести: Г1 (трудногорючие);
• температура эксплуатации: от –60 °C до +80 °C (полимерные), до +120°C (битумные);
• повышенная огнестойкость – карбонатные наполнители (доломит) при нагреве выделяют CO₂, который замедляет горение; интеркалированный графит создает теплоизолирующий барьер.

Ожидаемый эффект

• ресурсосбережение – вовлечение в переработку отечественного доломитового сырья и вторичных полимерных материалов;
• снижение себестоимости – доломит значительно дешевле импортных наполнителей (тальк, барит, микрокальцит);
• импортозамещение – сокращение ввоза дорогостоящих огнезащитных материалов из-за рубежа;
• повышение пожарной безопасности – создание современных покрытий, отвечающих мировым стандартам;
• экологическая безопасность – использование экологически чистых связующих и наполнителей, снижение токсичных отходов;
• устойчивое экономическое развитие - рост высокотехнологичных производств, увеличение экспортных поступлений.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь:
  • предприятия строительной отрасли, проектные и монтажные организации;
  • заводы железобетонных конструкций, металлоконструкций;
  • энергетические объекты (Белэнерго, БелАЭС, ТЭЦ);
  • предприятия нефтехимии (НПЗ, газопроводы);
  • частные застройщики и компании по огнезащите.
• Российская Федерация: объекты энергетики, строящиеся и реконструируемые в рамках государственных программ.

Получение мастик строительного назначения, в том числе гидроизоляционных

Описание

Строительные мастики представляют собой пластичные или вязкотекучие композиции, предназначенные для устройства гидроизоляционных, кровельных, герметизирующих и приклеивающих покрытий. Как правило, их получают путем смешивания вяжущего компонента (битум, полимер, смола), тонкодисперсного наполнителя, растворителя или воды и целевых добавок. Наполнители вводят для повышения теплостойкости, прочности, твердости, уменьшения усадочных деформаций, улучшения эксплуатационно-технических свойств.

Мел в составах мастик выступает недорогим минеральным наполнителем, снижающим усадку и придающим мастикам определенную вязкость, а также способствующим снижению хрупкости покрытия. Он используется как инертный наполнитель для увеличения объема и экономии вяжущего, а также для улучшения адгезионных свойств.

В рамках научно-исследовательских работ, проведенных в Государственном предприятии «Институт НИИСМ» разработаны и запатентованы составы мастик различного назначения с использованием мела и каолина, а также созданы рецептуры на основе вторичного полимерного сырья.

Основные составы мастик:

1. Гидроизоляционная битумно-меловая мастика (горячая):

• битум строительный – 40-50 %;
• мел молотый – 40-50 %;
• пластификатор (машинное масло или кубовые остатки) – 5-10 %;
• волокнистый наполнитель (асбест, базальтовое волокно) – до 5 % (для предотвращения сползания с вертикальных поверхностей).

2. Мастика для приклейки рулонных материалов или паркета:

• вяжущее (битум или смола) – 35-45 %;
• растворитель (бензин-растворитель или нефрас) – 20-30 %;
• сухой мелкодисперсный мел – 25-35 %;
• олифа или синтетические смолы – 5-10 %.

3. Кровельная и гидроизоляционная мастика на акриловой дисперсии:

• акриловая дисперсия – 28-36 %;
• мел или микрокальцит – 15-22 %;
• сольвент – 30-35 %;
• модифицирующая добавка-инверсор – 10-12 %;
• спирт изопропиловый – 3,5-4,0 %;
• спирт бутиловый – 1,5-2,0 %;
• пеногаситель – 0,1-0,2 %;
• поверхностно-активное вещество (неонол) – 0,04–0,06 %.

Эта мастика отличается повышенной водостойкостью, эластичностью и адгезионной прочностью, а также позволяет выполнять гидроизоляционные работы при низких температурах и в сырую погоду.

4. Материал для защитных покрытий на основе вторичных полимеров.

Разработан состав основной композиции (на 100 мас. ч.), включающий:

• полиолефин (смесь полиолефинов, в т.ч. вторичный ПЭНП) – 10–60 мас. ч.;
• резиновую крошку (размер частиц до 1 мм) – 40–90 мас. ч.

Дополнительно могут вводиться до 60 мас. ч. дисперсных наполнителей (мел, каолин, аэросил, стеклобисер) и до 50 мас. ч. волокнистых наполнителей. Способ получения включает смешение компонентов при температуре (Тпл + 5)…(Тпл + 55) °C, формование рулонной заготовки по каландровой или экструзионной технологии, охлаждение, а при необходимости – тиснение или штамповку для получения рельефных и профилированных изделий. Материал может использоваться как гидроизоляционное и кровельное покрытие, в том числе с имитацией черепицы.

Ключевые требования к меловому наполнителю:

• массовая доля влаги – не более 1–2 % (влажный мел вызывает вспенивание при введении в горячий битум);
• тонкость помола – проход через сито с сеткой 008 не менее 85–90 %;
• химическая чистота – отсутствие активных водорастворимых примесей.

Технологический процесс получения мастик включает подготовку сырья (сушка и помол мела, подготовка битума или полимерной композиции), дозирование компонентов, смешивание при заданной температуре, введение добавок, гомогенизацию и фасовку.

Использование отечественного мела и вторичных полимерных отходов позволяет создать конкурентоспособные гидроизоляционные материалы с высокой добавленной стоимостью, снизить импортную зависимость и улучшить экологическую обстановку за счет утилизации отходов.

Область применения

• устройство и ремонт кровель всех типов;
• гидроизоляция фундаментов, подвалов, цокольных этажей, стен подземных сооружений;
• гидроизоляция санузлов, ванных комнат, бассейнов, душевых;
• герметизация стыков, швов, трещин, деформационных швов;
• устройство гидроизоляционных слоев мостов, путепроводов, тоннелей;
• герметизация деформационных швов дорожных покрытий;
• приклейка рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов (рубероид, техноэласт, стеклоизол);
• приклейка паркета, линолеума, плитки и других напольных покрытий;
• защита металлических конструкций от коррозии (антикоррозионные мастики);
• герметизация и ремонт трубопроводов, резервуаров, водоемов.

Свойства и параметры

• водостойкость: высокая (образует сплошную водонепроницаемую пленку);
• эластичность: сохраняется при изгибе и температурных деформациях основания;
• адгезионная прочность: высокая (к бетону, металлу, дереву, кирпичу);
• температура применения: от –15 °C до +40 °C (в зависимости от состава);
• теплостойкость: до 80–90 °C (для битумных), до 100–120 °C (для полимерных);
• тонкость помола мела: проход через сито 008 – не менее 85–90 %;
• влажность мела: не более 1–2 %;
• содержание мела в составе: 15–50 % (в зависимости от марки мастики);
• срок службы покрытия: 10–25 лет (в зависимости от условий эксплуатации);
• устойчивость к УФ-излучению: высокая (при введении стабилизаторов).

Ожидаемый эффект

• ресурсосбережение – вовлечение местного сырья (мела) и техногенных отходов (полиэтилен, резиновая крошка) в производство;
• снижение себестоимости продукции – мел является значительно более дешевым наполнителем;
• экономический рост – создание новых рабочих мест, увеличение добавленной стоимости, расширение экспортных возможностей.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь:
  • предприятия строительной индустрии (заводы железобетонных изделий, домостроительные комбинаты);
  • организации ЖКХ и коммунальные службы (ремонт и обслуживание кровель, гидроизоляция подвалов);
  • частные застройщики и индивидуальные предприниматели;
  • предприятия, производящие рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы (в качестве связующего и приклеивающего слоя).
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС: строительный рынок.

Получение сухих строительных смесей (штукатурок) на основе мела

Описание

Сухие строительные смеси – это композиционные порошкообразные материалы, состоящие из минеральных вяжущих, заполнителей, функциональных добавок и модификаторов, предназначенные для приготовления строительных растворов путем смешивания с водой. Они обеспечивают широкую номенклатуру научно-обоснованных составов, стабильность качества, удобство транспортировки и хранения, а также позволяют повысить производительность труда строителей в 2–5 раз по сравнению с традиционными «мокрыми» технологиями.

Основными компонентами большинства сухих смесей являются портландцемент, гипс или известь (вяжущие) и кварцевый песок (заполнитель). В Республике Беларусь имеются значительные запасы мела, которые пока недостаточно вовлечены в производство высококачественных сухих строительных смесей.

Получение извести и сухого мела из влажных мелов во вращающихся печах. Способ позволяет одновременно получать известь (CaO) и сухой мел (CaCO₃), используя избыточное количество сырья – мел подают в печь в количестве, превышающем потребность для производства извести в 1,2–2,0 раза. Высушенный избыточный мел улавливают с рециркулирующими дымовыми газами и направляют на дальнейшее использование. Технология обеспечивает снижение расхода топлива до 20 % за счет интенсивного теплообмена в цепной зоне печи и не требует дополнительных капитальных затрат на сушку, что существенно удешевляет производство сухого мелового наполнителя.

На основе отсевов известнякового щебня (фракция 0–5 мм) разработаны составы сухих строительных смесей (штукатурок). Пример рецептуры: портландцемент – 18,7–19,65 %, природный кварцевый песок (Мк-1,82) – 37,0–43,0 %, отсев известнякового щебня – 37,0–44,0 %, комплексная добавка УП-4 (пластификатор/регулятор) – 0,1–0,15 %, а также отходы полипропиленовых волокон (фибра) – 0,2 %. Применение мелового заполнителя (известнякового отсева) позволяет снизить расход портландцемента, повысить адгезионные свойства и удобоукладываемость смесей, увеличить прочность на сжатие и растяжение, а также исключить коррозию фибры в процессе эксплуатации.

Разработан способ получения минеральной композиции на основе смешанной твердой фазы карбонатов кальция и магния. Данная минеральная композиция получается путем карбонизации водной суспензии гидроксидов кальция и магния углекислым газом. Такая композиция имеет объемную плотность 80–250 кг/м³ и может использоваться как теплоизолирующий наполнитель в легких штукатурных смесях.

Совокупность этих разработок позволяет создать линейку сухих строительных смесей различного назначения с использованием мелового сырья.

Область применения

• штукатурные работы – внутренняя и наружная отделка стен, потолков, фасадов;
• кладочные растворы – для кладки кирпича, блоков, камня, заполнения швов;
• реставрационные работы – использование известковых смесей для восстановления исторических зданий, где требуется паропроницаемость и аутентичность материалов;
• специальные смеси – огнеупорные, тампонажные, клеевые, теплоизоляционные (с легкими заполнителями);
• производство сухих смесей нестроительного назначения – для изготовления искусственного камня, формования изделий.

Свойства и параметры

Сухие строительные смеси с использованием мела/известняка обладают следующими характеристиками (на основе разработанных составов и требований ГОСТ):

• прочность на сжатие – для штукатурных смесей (марка М50–М100) – не менее 5–10 МПа, с добавлением фибры – повышается на 15–20 %;
• прочность на растяжение при изгибе – с полипропиленовой фиброй увеличивается до 30–40 %, что предотвращает растрескивание;
• адгезия к основанию – не менее 0,3–0,5 МПа (при использовании комплексной добавки УП-4);
• удобоукладываемость – подвижность конуса 6–8 см, сохраняется в течение 1–2 часов;
• водопоглощение – для штукатурных смесей – не более 8–10 %; теплоизоляционные композиции – до 20 %;
• морозостойкость – не менее 25–50 циклов (для наружных работ);
• плотность – обычные смеси 1600–1800 кг/м³; легкие (с карбонатной композицией) – 500–1000 кг/м³;
• коэффициент теплопроводности – для легких смесей с пористыми карбонатными наполнителями – 0,15–0,25 Вт/(м·К);
• время высыхания – в зависимости от толщины слоя и температуры – 1–5 суток до набора прочности.

Ожидаемый эффект

• снижение себестоимости – себестоимость сухой смеси может быть снижена на 15–25 % за счет дешевого мелового сырья (по сравнению с привозным песком или синтетическими наполнителями). При этом сухой мел, получаемый попутно с известью, имеет минимальную себестоимость;
• экономия цемента – благодаря активной поверхности меловых частиц и их химическому взаимодействию с цементом, возможно снижение содержания портландцемента на 10–15 % без потери прочности, что существенно удешевляет смесь;
• рост производительности труда – применение сухих смесей на стройплощадках сокращает трудозатраты в 2–5 раз, ускоряет отделочные работы и повышает их качество;
• сокращение энергозатрат – получение сухого мела по совмещенной технологии с известью не требует дополнительной сушки, что экономит топливо и электроэнергию до 20 % по сравнению с раздельным производством;
• создание новых рабочих мест – организация цехов по производству сухих смесей и переработке мела создаст дополнительные рабочие места в регионах добычи (Могилевская, Гомельская области).

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: строительные организации, частные застройщики, предприятия ЖКХ, реставрационные мастерские;
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС – белорусская продукция на основе мела может быть конкурентоспособной по цене и качеству.

Получение добавок для стабилизации глинистых грунтов в дорожном строительстве

Описание

Одним из эффективных способов повышения несущей способности земляного полотна и дорожных одежд является применение составов для стабилизации различных грунтов. Одним из наиболее известных способов укрепления грунтов в дорожном строительстве является укрепление известью.

Механизм стабилизации глинистых грунтов известью:

Известь применяется как в гашеном, так и в негашеном виде для осушения и укрепления грунтов. Негашеная известь при смешивании с влажным грунтом поглощает до 32 % воды от своего веса с образованием гашеной извести. Выделяющееся тепло дополнительно снижает влажность за счет испарения. Причем реакция с водой происходит даже в том случае, если грунт не содержит значительного количества глинистых частиц. Реакция же с глинистыми частицами вызывает дальнейшее осушение. В результате осушение происходит в течение нескольких часов, что позволяет уплотнить грунт значительно быстрее, чем при естественном испарении.

Процесс стабилизации включает две стадии:

Стадия 1. Модификация – ионы Ca²⁺ из гашеной извести мигрируют к поверхности глинистых частиц, вытесняют воду и ионы натрия и водорода. Грунт становится рыхлым и зернистым, снижается число пластичности, развиваются процессы флоккуляции и агломерации.

Стадия 2. Стабилизация – при добавлении в грунт извести и воды кремнезем и глинозем (SiO₂, Al₂O₃) вступают в реакцию с гидроксидом кальция, образуя малоосновные гидросиликаты (CSH) и гидроалюминаты (CAH), создающие цементирующий скелет, увеличивающий прочность и водостойкость грунта.

Процесс стабилизации начинается в течение нескольких часов и продолжается в течение многих лет, благодаря чему происходит нарастание прочности.

Укрепление грунтов известью регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 23558-94 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства».

Перспективные составы для стабилизации грунтов:

В рамках научно-исследовательских работ разработаны и запатентованы следующие составы на основе отечественного сырья:

1. Состав для стабилизации грунта (с использованием доменного шлака и базальтовых волокон):

• гипс – 35–42 %;
• известь – 17–23 %;
• цемент – 9–14 %;
• доменный шлак – 9–14 %;
• базальтовые волокна – 0,1–1,0 %;
• сажа – 17–22 %.

Состав вводится в количестве 4–6 % от массы обрабатываемого грунта при его естественной влажности ниже оптимальной, с последующим увлажнением до 20 % и уплотнением. Применение доменного шлака и базальтовых волокон повышает прочность, водостойкость и морозостойкость, а сажа улучшает технологические свойства смеси.

2. Сухая строительная смесь для укрепления и стабилизации грунта:

• меланин – 0,01–0,5 %;
• волластонит – 0,5–3,0 %;
• буроугольная зола-уноса – 1,0–8,0 %;
• олеат натрия – 0,01–0,5 %;
• суперпластификатор С3 – 2,0–5,0 %;
• цитрат натрия – 0,01–0,1 %;
• лигносульфонат технический (ЛСТ) – 0,1–1,0 %;
• доломитовая мука – 0,5–3,0 %;
• известь гашеная – 1,0–3,0 %;
• активный микрокремнезем – 0,01–0,1 %;
• фторид натрия – 0,01–0,1 %;
• сульфаты меди, аммония, железа – 0,02–0,5 %;
• фибра – 3,0–7,0 %;
• цемент – остальное.

Технический результат: повышение прочности, морозоустойчивости, снижение водонасыщения и набухания грунта. Использование доломитовой муки (ОАО «Доломит») и буроугольной золы (техногенный отход) обеспечивает дополнительный экономический и экологический эффект.

Область применения

• укрепление оснований и земляного полотна при строительстве новых дорог;
• капитальный ремонт дорог с устройством цементобетонных покрытий;
• усиление слабых оснований при реконструкции и расширении дорог.
• укрепление откосов насыпей и выемок.
• устройство грунтовых оснований повышенной несущей способности.
• подготовка площадок под застройку, парковок, складских территорий;
• устройство дорожек в парках, садах, зонах отдыха.
• укрепление откосов каналов, дамб, водохранилищ;
• строительство лесовозных и полевых дорог;
• укрепление грунтов на фермах и хранилищах.

Свойства и параметры

• количество стабилизатора: 4–6 % от массы обрабатываемого грунта;
• оптимальная влажность смеси – 20 %;
• морозостойкость повышается (до 50 циклов замораживания-оттаивания);
• водонасыщение снижается на 30–50 % по сравнению с нестабилизированным грунтом;
• водопоглощение известью – до 32 % от веса негашеной извести;
• экономия привозных материалов –10-30 % стоимости дорожного полотна;
• срок службы покрытия не менее 15–25 лет (для укрепленных оснований).

Использование отечественных материалов (доломитовой муки, мергеля, доменного шлака, золы) позволяет регулировать свойства стабилизированного грунта в широком диапазоне: от малопрочных водостойких оснований до высокопрочных грунтобетонов.

Ожидаемый эффект

• использование местного сырья – вовлечение мергельно-меловых пород, доломитовой муки и техногенных отходов (доменный шлак, буроугольная зола) в дорожное строительство, что снижает потребность в песке и щебне;
• сокращение сроков строительства – стабилизация известью ускоряет осушение и уплотнение грунтов в 2–3 раза по сравнению с естественным испарением, что сокращает сроки строительства;
• экологический эффект – утилизация техногенных отходов (шлак, зола, сажа) вместо их захоронения;

• повышение качества дорог – увеличение прочности, водостойкости и морозостойкости оснований, продление межремонтных сроков.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: дорожно-строительные управления и подрядные организации (РУП «Белавтодор», областные ДСУ), предприятия стройиндустрии (заводы ЖБИ, бетонных смесей, сухих смесей), частные строительные компании, застройщики.

Получение гранулированных сорбентов из природного мела для очистки водных сред от ионов тяжелых металлов

Описание

Сорбционные материалы представляют собой твердые вещества (природные или синтетические), обладающие способностью избирательно поглощать (сорбировать) из жидких или газообразных сред различные вещества – ионы металлов, органические загрязнения, нефтепродукты и другие загрязнители.

В Республике Беларусь имеются значительные запасы природного мела, который может быть использован не только в традиционных отраслях (строительство, цементная промышленность, производство лакокрасочных материалов), но и как основа для производства эффективных минеральных сорбентов для очистки промышленных и сточных вод.

Ионы тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, кадмий, никель, хром и др.) являются одними из наиболее опасных загрязнителей водных сред. Они обладают высокой токсичностью, способностью к биоаккумуляции и миграции в пищевых цепях. Особую опасность представляет медь (II) — ее ионы широко распространены в сточных водах гальванических производств, металлообрабатывающих предприятий, горнорудной промышленности, а также в сельскохозяйственных стоках (за счет использования медьсодержащих фунгицидов).

Традиционные методы удаления ионов тяжелых металлов из водных растворов (химическое осаждение, мембранные технологии, обратный осмос, ионный обмен) часто характеризуются высокой стоимостью, энергоемкостью или образованием значительного объема вторичных отходов. Сорбционные методы считаются наиболее предпочтительными благодаря простоте аппаратурного оформления, эффективности, возможности регенерации сорбента и утилизации концентрированных металлсодержащих растворов.

Применение природного мела для получения сорбентов имеет следующие преимущества:

• мел представляет собой доступное и недорогое сырье;
• карбонат кальция (CaCO₃) обладает высокой реакционной способностью по отношению к ионам тяжелых металлов, образуя труднорастворимые основные карбонаты и гидроксокарбонаты;
• гранулирование сорбента упрощает процесс очистки, предотвращает вынос частиц и позволяет использовать сорбент в статических и динамических условиях (фильтрующие загрузки, колонные аппараты);
• сорбент может быть регенерирован и использован повторно (с выделением концентратов металлов).

Предлагаемый способ получения гранулированного сорбента включает следующие основные операции:

1. отмучивание природного мела в дистиллированной воде – удаление крупных включений и примесей, получение гомогенной суспензии;
2. приготовление затворителя – растворение крахмала в дистиллированной воде. Крахмал выступает в качестве структурообразующего связующего, обеспечивающего сохранность формы гранул при сушке и эксплуатации, а также придает сорбенту необходимую пористость после термической обработки;
3. смешивание и гранулирование – полученную смесь перемешивают до образования пластичной массы, которую затем пропускают через шнековый гранулятор. Использование шнекового формования позволяет получать гранулы одинаковой формы и размера, что обеспечивает стабильность гидравлического сопротивления при фильтрации водных сред;
4. сушка гранул – при температуре 105°C до постоянной массы. Данный температурный режим позволяет удалить влагу без деструкции карбонатной матрицы и крахмального связующего.

Ожидаемая сорбционная емкость сорбента по ионам меди (II) составляет от 300 до 800 мг/г (в зависимости от исходного минералогического состава мела, тонкости помола и структуры гранул). Механизм сорбции включает не только адсорбцию, но и химическое осаждение в виде малахита Cu₂(CO₃)(OH)₂ и азурита Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, что обеспечивает высокую степень извлечения металла.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить из природного мела гранулированный сорбент, который упрощает процесс удаления загрязнений, повышает качество очищенной воды и может быть масштабирован до промышленного производства.

Область применения

• очистка сточных вод промышленных предприятий:
  • гальванические производства (медесодержащие сточные воды, промывные воды);
  • металлообрабатывающие и машиностроительные заводы;
  • горнорудные и обогатительные комбинаты;
  • предприятия по переработке вторичного металла;
  • устранение загрязнения подземных вод (при дренажных и обводненных участках);
  • очистка оборотных вод промышленных предприятий;
  • подготовка воды для систем охлаждения и теплоснабжения;
  • извлечение и концентрирование ценных металлов из разбавленных растворов для их дальнейшего извлечения;
  • применение в процессах экобиотехнологии (биосорбционно-активирующие загрузки);
  • обработка фильтратов полигонов ТБО и промышленных отходов.

Свойства и параметры

• экологичность – использование природного минерала без токсичных реагентов;
• селективность – высокая сорбционная активность по отношению к ионам Cu²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺;
• технологичность – гранулированная форма предотвращает вынос, упрощает фильтрацию и регенерацию;
• низкая стоимость – по сравнению с синтетическими сорбентами (силикагели, алюмосиликаты, ионообменные смолы), мел имеет стоимость в 10–50 раз ниже;
• доступность – крупные разведанные запасы мела в Беларуси.

Ожидаемый эффект

• вовлечение в переработку местного минерального сырья, которое добывается в значительных объемах. Создание нового направления переработки – производство сорбентов – позволит диверсифицировать использование мела и повысить добавленную стоимость;
• снижение затрат на очистку сточных вод – использование мелового сорбента позволяет снизить стоимость очистки в сравнении с применением импортных ионообменных смол в 2–5 раз. Затраты на реагенты снижаются за счет применения недорогого крахмала и отсутствия сложных химических модификаций;
• организация собственного производства позволит снизить закупки импортных сорбентов для очистки вод и сократить отток валюты;
• экологическая безопасность – снижение сброса тяжелых металлов в водные объекты, улучшение состояния водных экосистем;
• создание рабочих мест;
• экономический рост — расширение ассортимента продукции с высокой добавленной стоимостью;
• экспортный потенциал – возможность поставки конкурентного продукта в страны ЕАЭС и дальнего зарубежья.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: предприятия гальванической и металлообрабатывающей отрасли (МТЗ, МАЗ, БелАЗ, «Гомсельмаш», БМЗ и др.).
• Российская Федерация: предприятия по очистке сточных вод в крупных агломерациях.

ОБОГАЩЕНИЕ ПЕСКОВ

Описание

Обогащение строительных песков – это комплекс технологических процессов, направленных на очистку природного песка от вредных примесей и доведение его зернового состава до оптимальных параметров. В отличие от стекольных или формовочных песков, где главная цель — снижение содержания оксидов железа (Fe₂O₃), основная цель обогащения строительных песков – приведение их гранулометрического состава и чистоты в соответствие с требованиями стандартов для бетонов, растворов и других строительных материалов. Природные пески, особенно из местных карьеров, часто имеют недостатки:

• слишком мелкие зерна – мелкие и очень мелкие пески (с модулем крупности менее 1,5) требуют повышенного расхода цемента для достижения требуемой прочности бетона;
• избыток глинистых и пылевидных частиц – они снижают прочность, морозостойкость и долговечность бетонных и растворных смесей, а также ухудшают качество силикатного кирпича;
• неоднородность зернового состава – отсутствие оптимального распределения фракций приводит к снижению плотности укладки и увеличению пустотности.

Обогащение решает эти проблемы:

• удаляет глинистую составляющую и пылевидные частицы;
• позволяет разделить песок на фракции и получить материал с заданным модулем крупности;
• повышает однородность и чистоту песка.

Основные методы обогащения строительных песков

В зависимости от минералогического состава песков применяются различные методы очистки, позволяющие удалять пыль, глину и корректировать гранулометрию:

• промывка и классификация – удаление глинистых и пылевидных частиц с помощью гидроциклонов, грохотов, спиральных классификаторов. Наиболее распространенный и эффективный способ очистки от глины;
• оттирка – механическая очистка поверхности зерен от пленок глины и окислов (в контактных чанах, оттирочных машинах);
• фракционирование (рассев) - разделение песка по крупности на фракции для получения заполнителей с оптимальным зерновым составом;
• обогащение крупными фракциями – добавление к мелкому природному песку крупных фракций (например, гранитного отсева) для доведения модуля крупности до оптимальных значений 2,0–3,0.

Область применения продуктов глубокого обогащения

Обогащенные строительные пески находят широкое применение в различных областях строительной индустрии:

• производство товарного бетона и железобетонных изделий – обогащенный песок с оптимальным зерновым составом позволяет повысить прочность бетона на 15–40% и сэкономить до 10–25% цемента. Он пригоден для производства панелей внутренних несущих стен, межэтажных перекрытий и других изделий из тяжелого и силикатного бетона;
• производство сухих строительных смесей – обогащенный песок с контролируемым гранулометрическим составом и низким содержанием глины является основой для качественных кладочных, штукатурных и наливных смесей;
• строительные растворы – для кладки, штукатурки, стяжек и декоративных покрытий;
• производство силикатного кирпича – отмывка песка от глины значительно повышает все качественные характеристики силикатного кирпича;
• дорожное строительство – обогащенные песчано-гравийные смеси применяются для устройства дорожных покрытий, оснований и дренирующих слоев;
• производство бетонных и стеновых камней – хвосты обогащения песков могут использоваться для получения камней марок М50, М75, М150 и строительных растворов.

Ожидаемый эффект

• повышение качества бетонов и растворов – улучшение прочности, морозостойкости и долговечности;
• экономия цемента – до 10-25% за счет оптимизации зернового состава;
• расширение сырьевой базы – вовлечение в оборот ранее непригодных мелких и загрязненных песков;
• снижение себестоимости строительства – за счет уменьшения расхода вяжущих и повышения качества материалов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем обогащенного строительного песка является строительная отрасль республики. Песок критически важен для бетонных работ, устройства насыпей и производства строительных материалов. Потребность в обогащенном песке растет по мере ужесточения требований к качеству строительных материалов.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ПЕСКОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Описание

Пескоструйная обработка металла представляет собой процесс очистки поверхностей металлоконструкций и изделий от следов коррозии, нагара, старых лакокрасочных покрытий, окалин после сварки или резки, а также инородных отложений. Воздействие осуществляется смесью воздуха с частицами абразивных материалов, подаваемой через сопло под высоким давлением к месту обработки. В результате происходит отделение либо полное стирание загрязнений, а также удаление небольшого поверхностного слоя самого металла. После качественной обработки на поверхности остается лишь чистый металл.

Принцип действия основан на взаимодействии абразива с поверхностью. Компрессор создает в системе необходимое давление (среднее рабочее – 8 атмосфер), песок или другой материал захватывается потоком воздуха и выбрасывается на рабочую поверхность со скоростью частиц до 700-720 м/с. Такая скорость обеспечивает тщательную очистку и считается лучшей подготовкой к покраске металла. Обработка решает две задачи: очистку от загрязнений и придание шероховатости.

По типу рабочего материала различают два основных вида очистки:

• Воздушно-абразивная – используется сжатый воздух, смешиваемый с абразивом (песок, дробь и др.);
• Гидропескоструйная – рабочим компонентом служит вода под давлением, в которую подмешиваются частицы песка, стеклянные бусинки или мелкорубленый пластик. Такой способ отличается более мягким воздействием и более тщательной очисткой, позволяет удалять даже масляные загрязнения.

Степени очистки металлических конструкций оцениваются визуально согласно ГОСТ 9.402‑2004, который регламентирует подготовку поверхностей к окраске и нанесению защитных составов:

• Sa1 (легкая) – отсутствие видимых загрязнений и вспученных участков ржавчины, нет зеркального блеска металла;
• Sa2 (тщательная) – оставшиеся окалины или ржавчина не отслаиваются при механическом воздействии, загрязнения отсутствуют, наблюдается местный блеск;
• Sa3 (полная визуальная чистота) – поверхность полностью чистая, с металлическим блеском.

Свойства песка как абразивного материала

Наиболее популярный абразив – кварцевый песок с размером частиц 0,1-0,4 мм, 0,5-1 мм и более (крупнозернистый). По твердости кварц соответствует 7 по шкале Мооса (минерал-эталон). Песок является быстроразрушаемым минералом, при работе образует много мельчайшей пыли, поэтому относится к нерекуперируемым абразивам – его сбор, фильтрация и возврат в новый цикл нецелесообразны. Однако отработанный песок, из которого выделена крупная фракция просеиванием, можно использовать повторно.

Невысокая прочность песка является преимуществом: при неправильном подборе фракции он не наносит непоправимого вреда обрабатываемой поверхности, что особенно важно для мягких цветных металлов. Кроме того, при использовании песка износ сопел (в том числе из карбида бора и карбида вольфрама) происходит в несколько раз медленнее, чем при работе с другими абразивами.

В качестве абразива может применяться практически любой песок – речной, морской, карьерный, пустынный – после предварительной сушки до требуемой влажности и просеивания для отделения крупных фракций. Это значительно снижает себестоимость обработки. Возможность выделения частиц различного размера позволяет оптимально подбирать абразив для конкретного типа поверхности.

Область применения

• заводская обработка металлических изделий и конструкций перед нанесением лакокрасочных покрытий;
• ремонтные работы на тепловых электростанциях (очистка трубок конденсаторных и бойлерных установок, внутренней поверхности сосудов и трубопроводов, лопаток турбин);
• металлургическое производство;
• производство зеркал и стекла со сложной текстурой;
• строительство;
• станции техобслуживания автомобилей и мастерские кузовных и рихтовочных работ;
• гравировочные мастерские;
• изготовление металлокерамических протезов;
• предприятия по гальваническим покрытиям;

Обработка применяется не только перед окрашиванием, но и перед нанесением других покрытий при монтаже или ремонте ответственных конструкций – опор мостов, эстакад, путепроводов.

Ожидаемый эффект

• высокое качество подготовки поверхности – обеспечение чистоты до степени Sa3, что гарантирует надежное сцепление лакокрасочных и защитных покрытий, продлевая срок службы металлоизделий;
• снижение себестоимости – использование доступного песка (речного, карьерного и др.) с минимальной предварительной подготовкой (сушка, просев) делает процесс экономически выгодным по сравнению с дорогими искусственными абразивами;
• универсальность – возможность варьировать давление (от 4 до 12 кгс/см²) и фракцию песка (от 0,1 мм и крупнее) позволяет адаптировать обработку под разные металлы и требуемую степень очистки;
• снижение износа оборудования – кварцевый песок обеспечивает меньшую скорость износа сопел (особенно из твердых сплавов) по сравнению с другими абразивами;
• утилизация отходов – отработанный песок после просеивания может быть повторно использован или реализован, что уменьшает затраты на удаление отходов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители песка для пескоструйной обработки:
  • металлургические заводы – подготовка проката и изделий перед покрытием;
  • машиностроительные предприятия – очистка деталей перед сборкой и окраской;
  • строительные и ремонтные организации – очистка металлоконструкций (мосты, эстакады, трубопроводы) перед ремонтом и антикоррозионной защитой;
  • энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, где проводятся ремонты теплообменного оборудования;
  • автосервисы и кузовные мастерские – подготовка кузовов к покраске;
  • предприятия по производству стекла и зеркал – обработка стеклянных поверхностей;
  • гальванические цеха и мастерские гравировки – для подготовки изделий к нанесению покрытий.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ

Описание

Основной принцип действия кварцевого песка как фильтрующего агента – механическая фильтрация. Вода проходит через слой песчаной загрузки, где происходит задержание взвешенных частиц, коллоидных примесей, глинистых включений и окалины . При этом кварцевый песок, в отличие от сорбентов (цеолиты, активированный уголь), не обладает сорбционными свойствами по отношению к органическим веществам и тяжелым металлам.

Кварцевый песок применяется как самостоятельная фильтрующая загрузка либо в составе двухслойных фильтров (в комбинации с акваантрацитом, цеолитом или гранулированным шлаком)

Технология водоочистки в фильтрах с песочной засыпкой повторяет природный процесс. В установках кварцевый песок засыпается в прочный корпус, стойкий к коррозии и химически агрессивным средам. Вода подается насосом под избыточным давлением и проходит через песчаную засыпку фракцией 0,4–0,8 мм. Такой размер зерен обеспечивает достаточную скорость фильтрации и эффективное задержание загрязнений.

Фильтр очищает воду от:

• коллоидных взвесей, глинистых частиц, окалины;
• радионуклидов;
• тяжелых металлов;
• диоксинов, нитратов, пестицидов;
• нефтепродуктов;
• органических веществ.

Регенерация засыпки осуществляется обратной промывкой с последующим сбросом загрязнений в канализацию. О необходимости промывки сигнализирует увеличение давления на манометре в нагнетательной линии.

Для повышения эффективности используют фильтры с послойной засыпкой из фракций разной зернистости. Благодаря наибольшей плотности кварцевого песка его повсеместно применяют в качестве подложки в насыпных фильтрах, чтобы предотвратить вынос более легких фильтрующих материалов.

Свойства и параметры песчаных фильтров

• значительная грязеемкость и высокая скорость фильтрации;
• возможность повторного использования засыпки после регенерации обратной промывкой;
• рабочий ресурс песчаной засыпки – около трех лет;
• равномерная фильтрация и отсутствие тоннельного эффекта;
• выбор фракций кварцевого песка для обеспечения нужной глубины очистки;
• санитарная безопасность – соответствие санитарно-гигиеническим требованиям для контакта с питьевой водой;
• невысокая стоимость засыпного материала.

Основной недостаток – необходимость частой регенерации, что увеличивает расход воды и длительность процесса. Однако применение легких искусственных материалов (например, безводный диоксид кремния) ускоряет регенерацию, так как для их взрыхления требуется меньшее давление.

Область применения

Фильтрация воды с использованием песка применяется в различных сферах:

• очистка воды для питьевых и технических целей;
• оборотное водоснабжение – очистка сточных вод, в том числе от нефтепродуктов;
• подготовка воды в системах водоснабжения предприятий, жилищно-коммунального хозяйства, сельского хозяйства и промышленности.

Ожидаемый эффект

• экономическая эффективность – низкая стоимость песка и длительный срок службы засыпки (около 3 лет) снижают эксплуатационные расходы;
• простота обслуживания – регенерация обратной промывкой не требует сложного оборудования или химических реагентов;
• экологическая безопасность – песок является природным материалом, не вносит в воду вредных веществ;
• снижение нагрузки на окружающую среду – очистка стоков и оборотной воды позволяет сократить сброс загрязнений в водоемы;

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: водоканалы и предприятия ЖКХ (для систем питьевого водоснабжения и очистки сточных вод), промышленные предприятия (машиностроение, химическая, пищевая промышленность) – для подготовки технической воды и очистки оборотных циклов, энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, использующие воду для охлаждения и парообразования, сельское хозяйство – для очистки воды для полива и животноводческих нужд, строительные организации – при обустройстве систем водоподготовки на объектах.

АКТИВИРУЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ БЕТОНА НА ОСНОВЕ ГРАНИТНОГО ОТСЕВА

Описание

Разработаны эффективные способы вовлечения гранитных отсевов дробления (отходы производства щебня) в производство высокопрочных бетонов, портландцемента и кислотоупорных материалов. Отсевы используются в качестве активного минерального заполнителя и компонента сырьевых смесей:

• Высокопрочный бетон с нанодобавками: смесь включает портландцемент (25,6-26,0 мас.%), кварцполевошпатный песок (31,9- 32,5 мас.%), гранитные отсевы фракции 2,5-5мм (31,9- 32,5 мас.%), углеродные наноматериалы (побочный продукт плазменной газификации угля, 0,01-0,0001 мас.%) и воду (8,99- 0,6 мас.%). Добавку предварительно нагревают до 50-60 °С.
• Бетон с нанодисперсным SiO₂:в составе применяется вяжущее низкой водопотребности (ВНВ-100 или ВНВ-70 с перлитом), кварцполевошпатовый песок, гранитный отсев фракции 2,5-5 мм и нанодисперсный порошок диоксида кремния «Таркосил-05» (обработанный в ультразвуковом диспергаторе).
• Торкрет-бетонная смесь:вяжущее на основе портландцементного клинкера, гипса и обогащенной золошлаковой смеси, мелкий заполнитель – полифракционный отсев гранитного щебня (модуль крупности 2,7), добавлены поликарбоксилатный суперпластификатор и ускоритель твердения.
• Кислотоупорный наполнитель: получают совместным помолом гранитного отсева (93-97 мас.%) и боя камнелитейного производства (3-7 мас.%) с обработкой газообразным теплоносителем.
• Портландцемент с добавкой отсева:совместным помолом клинкера (80-90 мас.%), свежемолотого гранитного отсева фракции <1,25 мм (10- 20 мас.%) и гипсового камня (5% сверх 100%) до удельной поверхности не менее 3000 см²/г.
• Гранитоцементные изделия: смесь содержит портландцемент ПЦ500 Д0 (5-20 мас.%), монофракции отсева дробления гранита (крупная – 50-55%, средняя – 25-30%, мелкая – 5-10%), воду (30-35% от массы цемента) и поликарбоксилатный пластификатор. Изделия формуют вибропрессованием.

Область применения

• производство высокопрочного бетона для гражданского, промышленного и дорожного строительства (в т.ч. с использованием нанотехнологий);
• изготовление торкрет-бетона для монолитных и сборных железобетонных конструкций;
• получение портландцемента с минеральными добавками (общестроительные работы, бетонные и железобетонные изделия);
• производство кислотоупорных наполнителей для химически стойких покрытий и футеровок;
• изготовление гранитоцементных изделий (элементы отделки фасадов, тротуарная плитка, брусчатка, плиты для полов).

Свойства и параметры

• модуль крупности кварцполевошпатового песка – 2,1;
• фракции гранитных отсевов: 2,5–5 мм, 0,315–0,63 мм, менее 0,14 мм, менее 1,25 мм;
• удельная поверхность портландцемента – не менее 3000 см²/г;
• повышенные прочностные показатели, в том числе в начальные сроки твердения;
• улучшение физико-механических характеристик бетона (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость) при одновременном снижении расхода цемента;
• возможность получения кислотоупорных материалов, стойких кагрессивным средам;
• сниженное водопоглощение готовых изделий;
• уменьшение расхода воды для получения бетонной смеси;
• использование техногенных отходов (золошлаковые смеси, отсевы дробления) без потери эксплуатационных свойств.

Ожидаемый эффект

• замещение до 10-15% портландцементного клинкера на молотый гранитный отсев при производстве портландцементов объемом 200 тыс. т/год экономический эффект для производителя цемента достигает 400 тыс. руб. на 1 т замещаемого клинкера за счет разницы в себестоимости: клинкер ~125 руб./т, отсев ~15 руб./т);
• снижение затрат на утилизацию отходов горнодобывающих предприятий (ежегодно образуется порядка 9 млн т отсевов, около 50% направляются в отвалы);
• сокращение сырьевых расходов за счет использования местного сырья;
• расширение сырьевой базы для производства высокомарочных бетонов без привлечения дорогостоящих импортных компонентов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: предприятия стройиндустрии, цементные заводы – ОАО «Кричевцементношифер», ОАО«Белорусский цементный завод», ОАО «Красносельскстройматериалы», заводы ЖБИ, производители сухих смесей и брусчатки;
• рынок ЕАЭС (поставка цементов, гранитоцементных изделий и кислотоупорных наполнителей);
• строительный сектор стран ближнего зарубежья (в перспективе).

ИСКУССТВЕННЫЕ ПЕСКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗОСИЛИКАТА

Описание

Искусственный песок на основе гранитных отсевов можно получить путем механической переработки отсевов дробления горных пород, образующихся при производстве щебня на камнедробильных предприятиях. В отличие от природного песка, добыча которого сопряжена с нарушением экосистем рек, образованием оползней и истощением месторождений, искусственный песок производится из техногенных отходов, что позволяет вовлекать в хозяйственный оборот материалы, ранее складировавшиеся в отвалах.

В Государственном предприятии «Институт НИИСМ» в рамках научно-исследовательской работы по переработке гранитных отсевов дробления РУПП «Гранит» (месторождение «Микашевичи») разработаны методы получения искусственных песков с заданными гранулометрическими характеристиками. Изучен физико-химический и минералогический состав технологических отсевов, выделены фракции крупнозернистого песка (2,5-5 мм) и среднезернистого песка (2-2,5 мм) с высоким содержанием SiO₂, пригодные для использования в качестве кремнеземистого компонента в производстве строительных материалов.

Технология получения строительных песков из отсевов включает следующие стадии:

• отсев и удаление фракций мельче 0,16 мм и крупнее 5 мм.
• разделение оставшегося массива на две фракции: 0,16-2,5 мм и 2,5-5 мм.
• додрабливание фракции 2,5-5 мм (или ее части) в конусной инерционной или центробежной дробилке до крупности менее 2,5 мм.
• смешивание додробленного продукта с фракцией 0,16-2,5 мм, а также с недодробленной частью фракции 2,5-5 мм для получения песка оптимального гранулометрического состава.

Такой подход обеспечивает полное использование отсевов дробления и позволяет получать искусственный песок, соответствующий требованиям ГОСТ по зерновому составу и модулю крупности.

В рамках экспериментальных исследований была подтверждена возможность частичной (до 50 %) замены природного кварцевого песка на искусственный песок из гранитного отсева при производстве газосиликата. Опытные формовки, выполненные в НИЛ бетонов Государственного предприятия «Институт НИИСМ», показали, что изделия на основе смеси (40 % природного песка + 40 % гранитного отсева при содержании извести около 20 %) обладают плотностью и прочностью, сопоставимыми с контрольными образцами на 100 % кварцевом песке. Активность известково-кремнеземистого вяжущего при этом сохраняется на требуемом уровне (43,1 %), а расчетная активность бетонной смеси составляет 13 %, что обеспечивает получение газосиликата марки D500.

Область применения

• производство газосиликата – замена до 50 % и более природного кварцевого песка без снижения качества готовых стеновых блоков и теплоизоляционных изделий.

Свойства и параметры

• гранулометрический состав – получаемые фракции 2,5-5,0 мм (крупнозернистый) и 2-2,5мм (среднезернистый песок), с возможностью расширения ассортимента за счет додрабливания фракции 2,5-5 мм до менее 2,5 мм и смешивания с более мелкими фракциями;
• содержание SiO₂ – высокое (в гранитоидах месторождения «Микашевичи» содержание кремнезема повышенное, что делает отсевы пригодными для производства газосиликата);
• активность – при использовании в известково-кремнеземистых вяжущих обеспечивается активность смеси на уровне 13%, что достаточно для получения газосиликата марок D500–D700;
• удельная поверхность – молотый песок имеет удельную поверхность 2215 см²/г, а гранитный отсев при домоле может достигать более высоких показателей, что ускоряет реакции твердения;
• чистота – отсутствие глинистых и органических примесей, характерных для природных песков, что повышает прочность и долговечность конечных изделий;
• стабильность – однородный минералогический состав благодаря контролируемому процессу дробления и классификации.

Ожидаемый эффект

• снижение затрат на сырье – стоимость гранитного отсева значительно ниже стоимости привозного кварцевого песка.
• вовлечение в оборот отсевов дробления решает проблему утилизации отходов;
• снижение зависимости от природных ресурсов: уменьшается нагрузка на природные месторождения песка,

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: предприятия-производители газосиликата: ОАО «Березовский КСИ», ЧП «Газосиликат Могилев», ОАО «Гомельстройматериалы», ОАО«Забудова», ОАО «Любанский завод стеновых блоков», ЗАО «Могилевский КСИ».
• страны ЕАЭС– экспорт газосиликатных блоков с улучшенными экономическими характеристиками.

АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПЕСКОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ И ШЛИФОВАЛЬНЫХ ПАСТ

Описание

Абразивные материалы представляют собой твердые измельченные частицы (зерна), предназначенные для механической обработки различных материалов – металлов, древесины, горных пород, минералов, стекла, кожи, резины и других. Острые ребра абразивных зерен превосходят по твердости обрабатываемое изделие, за счет чего грани истирают поверхность заготовки. Абразивы используются как в свободном виде (порошки, пасты), так и в сцепленном, где зерна представляют собой структурообразующую поверхность (шлифовальные круги, бруски, наждачная бумага, шлифовальные ленты).

В Республике Беларусь имеется значительный потенциал для организации производства абразивных материалов на основе местного минерального сырья, в частности, гранитных отсевов РУПП «Гранит» и глинистых пород различных месторождений.

В Государственном предприятии «Институт НИИСМ» и Белорусском государственном технологическом университете в рамках научно-исследовательских работ проведена оценка возможности получения абразивных материалов с использованием гранитных отсевов РУПП «Гранит» (фракции 20–0,5 мм и менее 0,16 мм). Разработаны составы шихт и технологические параметры для получения шлифовальных порошков, пескоструйных материалов и абразивно-притирочных паст.

Основные направления использования гранитных отсевов:

Пескоструйная обработка – использование обеспыленного гранитного песка (фракции 0,4-0,8 мм, 0,16-0,63 мм, 0,7-1,6 мм) в качестве абразивного материала. Гранитный песок имеет острые колотые края, что обеспечивает высокую производительность при обработке чугунных и стальных деталей, удалении окалины, ржавчины, старых лакокрасочных покрытий.

Абразивно-притирочные пасты – разработаны составы паст с использованием абразивных зерен, предварительно отсортированных по форме (изометрическая, игольчатая). Экспериментально подтверждено, что применение зерен изометрической формы повышает интенсивность съема металла в среднем на 63 %, а игольчатой формы снижает шероховатость обработанной поверхности на 11-18 % по сравнению с пастами из зерен произвольной формы.

Порошковые материалы для индукционной наплавки – гранитные частицы (дисперсность не более 1 мм) введены в состав шихты для получения твердосплавных покрытий, что повышает абразивную износостойкость и качество наплавленных изделий.

Шлифовальные материалы – разработаны составы шихты для получения шлифовального материала с использованием гранита в сочетании с электровакуумным алундом, боем строительного стекла и кожевенным наполнителем.

Область применения

• очистка металлических поверхностей от окалины, ржавчины, старых лакокрасочных покрытий;
• подготовка поверхностей под сварку, наплавку, окраску;
• финишная обработка деталей (притирка, полировка);
• заточка режущего инструмента;
• обработка поверхности природного камня, бетона, стекла;
• очистка кирпича, бетонных поверхностей;
• матирование стекла;
• очистка трубопроводов и емкостей;
• подготовка поверхностей под антикоррозионную защиту;
• изготовление шлифовальных кругов, брусков, отрезных дисков;
• шлифовка и полировка ювелирных изделий, драгоценных и полудрагоценных камней;
• обработка архитектурных элементов, памятников, малых архитектурных форм.

Свойства и параметры

• твердость по шкале Мооса - до 7–9 (в зависимости от минералогического состава);
• плотность насыпки – регулируется подбором фракционного состава;
• абразивная способность – высокая (острые колотые ребра гранитных зерен);
• химическая стойкость – устойчивы к воздействию кислот и щелочей;
• термостойкость - до 1200 °C (для спеченных материалов);
• производительность обработки – в 2–5 раз выше традиционных материалов.

Использование гранитного отсева в составе абразивных материалов (до 60–80 % шихты) позволяет регулировать твердость, вязкость и абразивную способность. Острые колотые края гранитных зерен обеспечивают высокую режущую способность, а возможность сортировки по форме (изометрические, игольчатые) – повышение производительности или снижение шероховатости обработки в зависимости от требований.

Ожидаемый эффект

• вовлечение в оборот гранитных отсевов – использование до 60–80 % гранитных отсевов в составе абразивных материалов. Ежегодно на РУПП «Гранит» образуется более 9 млн тонн отсевов дробления, значительная часть которых может быть применена в производстве абразивов. Это снижает объемы их складирования, уменьшает нагрузку на окружающую среду и сокращает затраты на рекультивацию;
• снижение себестоимости сырья – гранитный отсев стоит ~15 руб./т, в то время как импортные абразивные материалы (электрокорунд, карбид кремния) в несколько раз дороже. При годовом производстве 5–10 тыс. тонн абразивных материалов экономия на сырье может достигать 200-500 тыс. руб.
• импортозамещение – организация собственного производства абразивных материалов для промышленных нужд позволит заместить импорт из Китая России, сократив отток валютных средств;
• экологический эффект – сокращение площади отвалов гранитных отсевов, уменьшение добычи природного песка и других минералов.
• создание рабочих мест.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь:
  • предприятия машиностроения (МТЗ, БелАЗ, МАЗ, «Гомсельмаш», «Амкодор» и др.);
  • предприятия металлообработки и металлургии (БМЗ);
  • строительные и ремонтные организации;
  • производители абразивного инструмента и оснастки.
• Российская Федерация: машиностроительные заводы, предприятия по ремонту и обслуживанию железнодорожного подвижного состава, предприятия по производству строительных материалов (керамика, бетон, стекло).
• страны ЕАЭС и СНГ: предприятия горнодобывающей и металлургической промышленности, машиностроительные заводы и предприятия стройиндустрии.

КАМЕННОЕ ЛИТЬЕ на основе гранитоидов

Описание

Каменное литье – это технология получения материалов и изделий из расплавов горных пород и промышленных отходов методом литья с последующей кристаллизацией.

В качестве основного сырья для производства в Республике Беларусь можно использовать гранитоидные отсевы месторождения «Микашевичи» – отходы производства щебня. Гранитные отсевы могут составлять до 85 мас. ч. в составе сырьевых композиций для получения стеклокристаллических материалов. Для улучшения технологических свойств шихту корректируют добавками кальцинированной соды (Na₂CO₃) и хромистого железняка (Cr₂O₃) в качестве стимулятора кристаллизации.

Исследования БГТУ подтвердили возможность получения каменного литья на его основе.

Область применения

• обустройство рельсовых (трамвайных и др.) путей на перегонах и переездах;
• обустройство дорожных и тротуарных покрытий;
• обустройство подземных и надземных переходов, ж/д платформ;
• обустройство емкостных сооружений для производства кислот и другой высокоагрессивной химической продукции в промышленных масштабах;
• защитная облицовка гидротехнических сооружений;
• конструкции обделки подземных сооружений метрополитена, канализации (тоннелей, шахтных стволов, колодцев, коллекторов;
• изделия для защиты от радиации и химического заражения;
• технологическая защита металлургического, горного и другого оборудования, продуктопроводов, систем водоснабжения и канализации, пневмозолоудалителей ТЭЦ;
• обустройство магистральных трубопроводов;
• изделия для отделки, ремонта, строительства зданий, сооружений.

Свойства и преимущества

• высокая износостойкость (потери при истирании — 0,04–0,05 г/см²);
• химическая стойкость (в соляной и серной кислоте — 97,5–99,9%);
• прочность на сжатие (250–500 Мпа);
• не подвержено старению, обладает диэлектрическими свойствами, эффективно задерживает радиацию.

Ожидаемый эффект

• снижение затрат на сырьевые материалы: стоимость 1 т гранитоидного отсева ~15 руб., импортируемого базальта – ~120 руб. Прогнозный экономический эффект при годовом объеме 9 тыс. т – 945 тыс. руб.
• сокращение простоев и ремонтных затрат – межремонтный период увеличивается, снижаются эксплуатационные расходы и потери от остановок производства (срок службы изделий в 6-10 раз выше металлических);
• решение экологической проблемы складирования отходов;
• снижение зависимости от иных сырьевых источников.

Перспективные рынки сбыта

• Внутренний рынок Республики Беларусь – ключевые потребители: РУПП«Гранит», ОАО «Беларуськалий», ОАО «БМЗ, ОАО «Гродно Азот», ОАО «Нафтан», предприятия концерна «Белэнерго», а также заводы по производству строительных материалов и керамики. Спрос на футеровочные плитки, трубы, желоба и кислотоупорные элементы стабильно высок.
• Российская Федерация – горно-обогатительные комбинаты, металлургические заводы, ТЭЦ и цементные производства. Российские предприятия уже имеют положительный опыт эксплуатации камнелитых изделий (Ново-Криворожский ГОК, Магнитогорский МК, «Евроцемент» и др.).
• Республика Казахстан – развитая горнодобывающая промышленность (месторождения хрома, железа, угля) создает устойчивый спрос на износостойкую футеровку для обогатительных фабрик и трубопроводного транспорта.
• Другие страны ЕАЭС– Армения, Кыргызстан, а также страны дальнего зарубежья (например, Узбекистан, Азербайджан) рассматриваются как перспективные экспортные направления ввиду отсутствия собственных производств аналогичной продукции.

Развитие экспорта позволит не только окупить инвестиции, но и укрепить позиции Беларуси на рынке высокотехнологичных строительных и промышленных материалов.

ПИГМЕНТЫ

Описание

Пигменты представляют собой тонкодисперсные порошкообразные вещества, используемые для придания цвета различным материалам — керамике, стеклу, эмалям, глазурям, строительным смесям, пластмассам, лакокрасочным покрытиям. В отличие от органических красителей, минеральные (неорганические) пигменты характеризуются высокой термической и химической стойкостью, устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям, что обусловливает их широкое применение в промышленности.

В Республике Беларусь имеется значительный потенциал для организации производства минеральных пигментов на основе местного минерального сырья, в частности, гранитных отсевов РУПП «Гранит» и глинистых пород различных месторождений. Использование гранитных отсевов в качестве сырья для пигментов решает одновременно две задачи: утилизацию отходов и создание импортозамещающей продукции с высокой добавленной стоимостью.

В Государственном предприятии «Институт НИИСМ» и научных учреждениях Республики Беларусь в рамках научно-исследовательских работ проведена оценка возможности получения пигментов с использованием гранитных отсевов РУПП «Гранит», глинистого сырья различных месторождений, а также высокодисперсной кремнеземной пыли — техногенного продукта, образующегося при производстве металлического кремния и его сплавов.

Основные направления использования гранитных отсевов и глинистого сырья для получения пигментов:

Керамические пигменты для окрашивания в массе – синтез пигментов на основе глины и гранитоидных пород с добавлением оксидов металлов (Cr₂O₃ — зеленый, CoO — голубой, Fe₂O₃ — коричневый). Гранитоиды выступают в качестве природного источника кремнезема и алюмосиликатов, формирующих устойчивую кристаллическую структуру пигмента.

Пигменты на основе кремнезема и оксида железа — использование высокодисперсной кремнеземной пыли (70–98 мас.%) и оксида железа (2-30 мас.%) с последующей агломерацией и обжигом при 800–1300 °C в течение 1- 24 часов. Полученные пигменты имеют красно-оранжевый оттенок.

Неорганические пигменты на основе маршалита – использование маршалита (природного тонкодисперсного кварцевого минерала) с размером частиц менее 10 мкм в качестве основы (50–90 мас.%) с осаждением на его поверхность гетерополисоединений (молибдофосфатов, вольфрамофосфатов, молибдосиликатов, вольфрамосиликатов) переходных металлов (железо, кобальт, никель, марганец, хром, медь) из 1–50%-ных растворов соответствующих солей при температуре 30–60 °C. Данный способ позволяет получать интенсивно окрашенные пигменты широкой цветовой гаммы с упрощенной технологией.

Использование гранитных отсевов в составе шихты (до 60–80 %) позволяет регулировать цветовые характеристики пигментов, улучшать их термостойкость и повышать абразивную устойчивость готовых покрытий.

Область применения

• окрашивание керамических масс (керамическая черепица, плитка, кирпич);
• получение цветных глазурей и эмалей;
• изготовление декоративной керамики и майолики;
• производство цветных цементов, штукатурок, затирок;
• изготовление цветных искусственных камней, брусчатки и тротуарной плитки;
• окрашивание стекла и стеклоизделий;
• изготовление фасадных и интерьерных красок с высокой атмосферостойкостью;
• производство грунтовок, эмалей, лаков;
• создание художественных красок и материалов для реставрации;
• окрашивание пластмасс, полимерных покрытий, ламинатов;
• производство цветных каучуков и резинотехнических изделий;
• изготовление типографских красок с высокими эксплуатационными свойствами.

Свойства и параметры

• содержание SiO₂ в пигменте – 70–98 мас.%;
• содержание оксида железа – 2–30 мас.% (в зависимости от требуемого оттенка;
• цветовая гамма – от бледно-желтого до красно-оранжевого, коричневого и др. (в зависимости от состава)
• светостойкость (УФ-устойчивость) – высокая
• термостойкость - до 1300 °C
• атмосферостойкость – высокая
• химическая стойкость – устойчивы к воздействию кислот, щелочей, агрессивных сред;
• координаты цветности Hunter-LAB - L=36–46; a=10–18; b=7–11 (для пигментов с 5% содержанием в фарфоре)

Ожидаемый эффект

• вовлечение в оборот гранитных отсевов – использование до 60–80 % гранитных отсевов в составе пигментных шихт. Ежегодно на РУПП «Гранит» образуется более 9 млн тонн отсевов дробления, значительная часть которых может быть применена в производстве пигментов. Это позволяет снизить объемы их складирования, уменьшить нагрузку на окружающую среду и сократить затраты на рекультивацию;
• использование микрокремнеземной пыли – вовлечение техногенного продукта (высокодисперсная кремнеземная пыль, образующаяся при производстве металлического кремния) в производство пигментов, что позволяет снизить затраты на сырье и уменьшить экологический ущерб от ее складирования;
• импортозамещение – Республика Беларусь ежегодно импортирует значительные объемы пигментов для керамической, строительной, стекольной и полиграфической промышленности. Организация собственного производства позволит заместить импорт из Китая, России и других стран, сократив отток валютных средств.
• экологический эффект – сокращение площади отвалов гранитных отсевов, уменьшение добычи природного кварца, песка и других минералов. Переработка техногенных отходов вместо их складирования снижает экологический ущерб.
• создание рабочих мест;
• экспортный потенциал – продукция может поставляться на рынки России, Казахстана, Узбекистана, стран ЕАЭС и других государств, где существует устойчивый спрос на высококачественные минеральные пигменты для строительства и промышленности.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: предприятия керамической промышленности (ОАО «Керамин», ОАО«Березастройматериалы» и др.), предприятия строительных материалов (производство цемента, сухих строительных смесей, бетонных изделий), предприятия стекольной промышленности (ОАО «Гомельстекло», предприятия лакокрасочной промышленности (ОАО «Лакокраска» и др.), предприятия полиграфической и полимерной промышленности.
• Российская Федерация и страны ЕАЭС: предприятия стройиндустрии, предприятия по производству керамики, стекла и строительных материалов.

КОМПОНЕНТ ШИХТЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ

Описание

Традиционно для производства каменной (минеральной) ваты используются базальтовые породы, однако в Республике Беларусь ведутся исследования по замене импортируемого базальтового сырья на отсевы дробления гранитоидных пород месторождения «Микашевичи».

Гранитоидные отсевы РУПП «Гранит» являются техногенными отходами, накапливающимися в больших объемах. Исследованиями БГТУ установлена важная особенность этих отсевов: химико-минералогический состав зависит от крупности фракций. Крупные фракции содержат свободный кварц (до 12- 14 %), который трудно измельчается и имеет высокую температуру плавления (>1 700 °C). В мелких фракциях (менее 0,63 мм) содержание кварца снижается, а доля полевых шпатов (70-80 %) и темноцветных минералов (15- 20 %) возрастает, приближая состав к базальтовому. Это открывает возможность использования тонкодисперсных отсевов для получения минерального волокна при условии корректировки шихты флюсующими добавками.

Разработанный учеными БГТУ состав шихты для получения штапельного волокна включает: 70-76 мас.% гранитоидного отсева (фракция <0,63 мм), 14- 18 % доломитовой муки и 10-12 % гранулированного доменного шлака в качестве плавней. Температура плавления такой шихты снижается до 1 430 °C, что приближается к отраслевым стандартам. Лабораторные испытания подтвердили принципиальную возможность получения волокна, однако для промышленного внедрения требуются масштабные испытания и оценка энергозатрат.

Область применения

• строительство – утепление наружных стен, фасадов, кровель, перекрытий, полов, внутренних перегородок;
• промышленное оборудование – теплоизоляция трубопроводов, котлов, печей, резервуаров, холодильных установок;
• пожарная безопасность: благодаря негорючести, высокой термостойкости и звукопоглощающим свойствам, минераловатные плиты являются универсальным материалом для обеспечения энергоэффективности и пожарной безопасности зданий и сооружений.

Свойства и параметры

Минераловатные плиты на основе гранитоидного сырья, при условии достижения проектных параметров, должны обладать следующими характеристиками (ожидаемые, согласно отраслевым стандартам):

• теплопроводность – 0,035–0,045 Вт/(м·К) (в сухом состоянии), что обеспечивает высокую теплоизоляционную способность.
• плотность – от 30 до 200 кг/м³ в зависимости от марки (плиты могут быть легкими, средней плотности и жесткими).
• горючесть – негорючий материал (группа НГ по ГОСТ 30244-94), выдерживает температуры до 700–1000 °C (зависит от состава).
• звукопоглощение – коэффициент звукопоглощения до 0,9–0,99.

Однако следует отметить, что для гранитоидного сырья возможны отклонения: из-за изменения химического состава и наличия кварца могут снизиться прочностные характеристики волокна, увеличиться хрупкость, а также повыситься энергозатраты на плавление, что может отразиться на итоговых свойствах. Промышленные испытания пока не подтвердили стабильность параметров продукции.

Ожидаемый эффект

• вовлечение в оборот отсевов дробления РУПП «Гранит», которые в настоящее время складируются, занимая земли и загрязняя окружающую среду;
• импортозамещение – снижение зависимости от импортного базальтового сырья и готовых минераловатных плит;
• экономия на сырье – стоимость гранитного отсева (~15 руб./т) значительно ниже стоимости импортируемого базальта, что при сохранении качества могло бы дать преимущество по себестоимости.

Однако проект сопряжен с существенными рисками и затратами:

• высокие энергозатраты – из-за необходимости плавления шихты при температурах около 1 430 °C (с плавнями) или выше, удельный расход электроэнергии значительно выше, чем при использовании базальта;
• добавление плавней – введение 24–30 % доломита и шлака повышает себестоимость;
• импортозависимость по оборудованию – высокая доля импортных запасных частей и машин;
• высокие капитальные затраты на организацию производства;
• конкурентные риски – на внутреннем рынке уже работают ОАО «Гомельстройматериалы» и ЧП «Базальтум», а новое производство может создать избыток предложения, что может привести к ценовому давлению и снижению маржинальности.

Таким образом, экономический эффект неоднозначен: положительные стороны перекрываются высокими затратами и рисками. Окончательное решение требует проведения полномасштабных промышленных испытаний и детального ТЭО с учетом реальных энергозатрат и качества продукции.

Перспективные рынки сбыта

• Внутренний рынок Республики Беларусь: ОАО  «Гомельстройматериалы» в настоящий момент производит около 70 тыс. тонн каменной ваты, ЧП «Базальтум», входящее в группу компаний «Газосиликат», в 2025 году начало производство каменной ваты под торговой маркой «БАЗАЛЬТУМ» мощностью около 34 тыс. тонн в год. Новое производство минеральной ваты может создать избыток предложения.
• Российская Федерация: европейская часть России уже насыщена производителями каменной ваты (например, «Технониколь», «Изовол» и др.). Выход на этот рынок потребует конкуренции с сильными игроками, имеющими долгосрочные контракты.

Рынки сбыта требуют тщательного исследования.

ПЕНОСТЕКОЛЬНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Описание

Пеностекло (ячеистое стекло) – это высокоэффективный теплоизоляционный материал с замкнутой пористостью, получаемый вспениванием стеклянной массы при нагревании с газообразователями. Традиционным сырьем служит стеклобой (до 95 %). В УО БГТУ и Государственном предприятии «Институт НИИСМ» разработаны технологии производства пеностекла с использованием гранитных отсевов месторождения «Микашевичи».

Первый подход основан на синтезе молотого стекла из гранитоидов с последующим вспениванием. Разработан патент на изобретение (заявка а 20050880), где молотое стекло получают из шихты, содержащей гранитоиды (40,0-55,27 %), кварцевый песок (13,95-24,37 %), кальцинированную соду (15,6-20,45 %) и мел (15,0-18,0 %). Полученное стекло имеет состав (мас. %): SiO₂ 51,26-60,00; Al₂O₃ 7,61-9,13; Fe₂O₃+FeO 4,30-5,16; CaO 12,16-12,59; MgO 1,61-1,93; Na₂O 11,20-16,47; K₂O 2,23-2,63; TiO₂ 0,46-0,55; MnO 0,09-0,11; P₂O₅ 0,18-0,20. Затем к молотому стеклу добавляют вспениватель (уголь) в количестве 1,5-2,5 % и спекают при 800-950 °C, получая ячеистый материал.

Второй подход – низкотемпературная технология холодного вспенивания на основе жидкого стекла и мелкодисперсных отсевов. Государственным предприятием «Институт НИИСМ» получен патент «Сырьевая смесь для изготовления ячеистых строительных материалов» (заявка а20210024) и созданы технические условия ТУ BY100122953.079-2014 «Изделия конструкционно-теплоизоляционные на основе жидкого стекла». Технология предполагает использование жидкого натриевого стекла, кремнефтористоводородной кислоты (отвердителя), отходов производства минераловатных плит, мелкодисперсных гранитных отсевов (фракция до 0,63 мм), содового раствора и пенообразователя. Смесь вспенивается химическим способом при низких температурах (без высокотемпературного обжига), что существенно снижает энергозатраты. На опытно-промышленной линии Института НИИСМ выпущена опытная партия изделий, подтвердившая технологическую реализуемость.

Область применения

• утепление наружных стен, перекрытий, кровель, полов, фундаментов, а также внутренних перегородок и междуэтажных перекрытий;
• изоляция трубопроводов, тепловых сетей, технологического оборудования (котлы, печи, резервуары), холодильных установок;
• теплоизоляция чердаков, подвалов, балконов, лоджий;
• в качестве шумопоглощающих экранов, акустических панелей.

Материал легко обрабатывается (пилится, сверлится, шлифуется), что упрощает монтаж и позволяет применять его для сложных конструкций.

Свойства и параметры

• высокая химическая стойкость – устойчив к кислотам, щелочам, органическим растворителям, солевым растворам; не вступает в реакцию с агрессивными средами;
• негорючесть – группа горючести НГ, выдерживает температуры до 300°C без потери свойств; при нагреве выше 700 °C плавится без выделения токсичных газов;
• долговечность – срок службы более 100 лет, не стареет, не подвержен коррозии, гниению, поражению грибком и вредителями;
• водостойкость – водопоглощение практически нулевое (замкнутые поры), что обеспечивает морозостойкость и неизменность теплоизоляционных свойств во влажных условиях;
• экологичность – не содержит вредных примесей, безопасен для здоровья.

Сравнение с традиционными утеплителями (пенопласты, минеральная вата) показывает превосходство пеностекла по долговечности, влагостойкости и огнестойкости, однако уступает в теплопроводности на 10-20 %, что компенсируется длительным сроком службы.

Ожидаемый эффект

• вовлечение в оборот гранитных отсевов, которые в настоящее время складируются в отвалах, занимая земли и ухудшая экологическую ситуацию;
• низкая себестоимость сырья – стоимость гранитного отсева (~15 руб./т) значительно ниже стоимости стеклобоя или импортных компонентов. Даже с учетом затрат на обогащение и переработку, себестоимость пеностекла может быть на 20–30 % ниже, чем при использовании традиционного стеклобоя;
• экономия энергоресурсов – низкотемпературная технология холодного вспенивания практически не требует нагрева, что сокращает энергозатраты по сравнению с классической технологией спекания при 800–950 °C;
• импортозамещение – создание собственного производства качественных теплоизоляционных материалов снижает зависимость от импорта.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: строительные организации (жилищное и промышленное строительство), предприятия ЖКХ (утепление зданий), заводы теплоизоляционных материалов (для производства сэндвич-панелей), объекты энергетики (теплоизоляция трубопроводов). В Беларуси активно реализуются программы повышения энергоэффективности, что создает устойчивый спрос на высококачественные утеплители. На внутреннем рынке около 50% утеплителей – полимерные пенопласты и минеральная вата, которые уступают пеностеклу по долговечности, поэтому замещение этих материалов имеет большой потенциал.
• Российская Федерация – крупнейший внешний рынок. В России производство пеностекла ограничено (завод «СТЭС-Владимир» (марка «Неопорм» во Владимире), «Пеноситал» в Перми и «АйСиЭм Гласс» (производство гранулированного пеностекла)), а спрос в нефтегазовом секторе и строительстве значителен. Белорусское пеностекло может занять нишу в регионах, близких к границе (Смоленская, Брянская, Псковская области) и в центральной части России, благодаря конкурентной цене и короткому транспортному плечу.

Развитие производства пеностекла из гранитных отсевов является стратегическим направлением для рационального использования вторичных ресурсов, повышения энергоэффективности зданий и укрепления экспортных позиций Беларуси. Для успешного внедрения необходима дальнейшая оптимизация технологических режимов и подтверждение качества продукции в промышленных масштабах.

ПРОПАНТЫ КЕРАМИЧЕСКИЕ

Описание

Пропанты – это высокопрочные гранулированные материалы (расклинивающие агенты), используемые в технологии гидроразрыва нефтегазоносного пласта для закачки в скважины совместно с жидкой фазой. При гидроразрыве жидкость закачивается при высоких скоростях, вызывая разрыв пласта и образование трещины. После проведения гидроразрыва трещина должна оставаться открытой для обеспечения доступа углеводородов в скважину в течение длительного времени, что обеспечивается введением пропантов.

Перспективным направлением является производство стеклокерамических пропантов на основе гранитоидных отсевов – отходов производства щебня РУПП «Гранит».

Основой для формирования производственного процесса изготовления стеклокерамических пропантов служит патент «Способ изготовления стеклокерамического пропанта» (МПК С 03 В 19/10), полученный кафедрой технологии стекла, керамики и вяжущих материалов УО БГТУ.

Научные исследования, проведенные в УО БГТУ, подтвердили возможность получения стеклокерамических материалов в системе R₂O(Na₂O, K₂O)–MgO–CaO–Al₂O₃–SiO₂ с использованием гранитоидных отсевов. Полученные стеклокерамические материалы по эксплуатационным характеристикам могут быть использованы в качестве пропантов в нефте- и газодобывающей промышленности.

Область применения

• добыча нефти – закачка пропантов в скважины для расклинивания трещин в пласте, обеспечения стабильного притока углеводородов и увеличения дебита скважин;
• глубокие скважины – керамические пропанты выдерживают пластовое давление до 100 МПа, что снимает ограничения по глубине залегания и позволяет применять их в сложных условиях (в отличие от кварцевых пропантов, ограниченных глубиной до 2300 м и давлением до 28 МПа).

Свойства и параметры

• высокая прочность на раздавливание – значительно превосходит кварцевые аналоги, что обеспечивает сохранение расклинивающей способности при высоких пластовых давлениях;
• сферичность и однородность – высокая степень сферичности частиц обеспечивает равномерное заполнение трещин и стабильную проницаемость.
• коррозионно-термическая устойчивость – устойчивость к высоким температурам и агрессивным средам;

Ожидаемый эффект

• вовлечение в оборот отходов РУПП «Гранит», которые в настоящее время складируются, занимая земли и загрязняя окружающую среду;
• создание дополнительных рабочих мест;
• развитие сырьевой базы Республики Беларусь;
• создание собственного производства позволит снизить зависимость от импортных поставок.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем является ПО «Белоруснефть», которое применяет пропанты при добыче нефти методом гидроразрыва пласта. Ежегодно объемы применения пропантов растут. В условиях усложняющихся процессов добычи создание собственного производства позволит полностью обеспечить потребности белорусских нефтяников в высококачественных пропантах.
• Российская Федерация – крупнейший потенциальный внешний рынок. В Российской Федерации пропанты выпускают ОАО «Боровичский комбинат огнеупоров» (Новгородская обл.), ОАО «Форэс» (Свердловская обл.), ООО «Карбо Керамикс (Евразия)» (Челябинская обл.). Однако спрос на пропанты в России значительно превышает предложение, особенно в связи с развитием технологий добычи трудноизвлекаемых запасов. Белорусские пропанты могут занять нишу на российском рынке благодаря более низкой себестоимости и высокому качеству.
• страны ЕАЭС (Казахстан, Армения, Кыргызстан), где активно развивается нефтегазодобыча и существует потребность в высококачественных расклинивающих агентах;
• дальнее зарубежье – при выходе на мировые рынки белорусские пропанты могут конкурировать за счет более низкой стоимости сырья и близости к европейским потребителям.

ПРИМЕНЕНИЕ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА В КАЧЕСТВЕ ПРОПАНТА ПРИ ГИДРОРАЗРЫВЕ ПЛАСТА (ГРП)

Описание

Кварцевый песок применяется в нефтегазодобывающей промышленности в качестве расклинивающего агента (пропанта) при проведении гидравлического разрыва пласта (ГРП). Технология ГРП заключается в создании трещин в продуктивном пласте путем закачки жидкости под высоким давлением с последующим заполнением трещин пропантом, который предотвращает их смыкание после снятия давления и обеспечивает долговременную проводимость.

Применение песка имеет принципиальные ограничения по глубине залегания пласта. Экспериментальные исследования показали, что кварцевый песок допустимо использовать до глубины около 2300 м (пластовое давление до 28 МПа). При больших глубинах давление превышает прочностные характеристики зерен, что приводит к их разрушению, снижению проводимости трещины и падению дебита скважины.

Республика Беларусь обладает развитой нефтедобывающей отраслью (в 2025 году добыча – 2,0 млн тонн), где активно применяются технологии многостадийного ГРП.

В 2024 году в Малоритском районе Брестской области открыто горно-обогатительное производство «БелКварц» мощностью около 50 тыс. тонн в год на базе Хотиславского месторождения. Песок этого месторождения признан оптимальным по результатам исследования 13 карьеров и позволяет сократить расходы на ГРП на 30%.

Свойства и параметры кварцевых пропантов

Кварцевые пески, используемые для ГРП, должны соответствовать требованиям международных стандартов, в частности ISO 13503-2. Основные контролируемые параметры включают:

• массовая доля диоксида кремния (SiO₂) – должна быть не менее 98–99% в зависимости от фракции;
• массовая доля основной фракции – не менее 90–94%;
• мутность (FTU/NTU) – характеризует содержание глинистых частиц;
• округлость и сферичность – влияют на текучесть и плотность упаковки зерен (требуемые значения от 0,41 до 0,9);
• растворимость в кислоте – ограничивается для предотвращения разрушения в пластовых условиях;
• массовая доля разрушенных при давлении частиц – не более 4–7% по объему.

Требования к кварцевым заполнителям

Дополнительно нормируются влажность, pH водной вытяжки, содержание вредных примесей (включая сульфидную серу), а также газопроницаемость и потеря массы при прокаливании.

Область применения

Кварцевые пропанты применяются при гидроразрыве пластов с глубиной залегания до 2300 м (пластовое давление до 28 МПа).

В Беларуси разработанное Хотиславское месторождение позволяет обеспечивать внутренние потребности нефтедобывающих предприятий в качественном фракционированном песке для ГРП.

Для глубоких скважин (более 2300 м), где пластовое давление превышает 28 МПа, применение кварцевого песка не рекомендуется из-за риска разрушения зерен и потери проводимости. В таких условиях используются керамические пропанты средней и высокой плотности.

Ожидаемый эффект от применения кварцевого песка

• при соблюдении требований по чистоте и гранулометрии песок обеспечивает эффективную проницаемость и удержание трещин при давлениях до 28 МПа;
• использование отечественных песков (Хотиславское месторождение) снижает зависимость от импорта и развивает региональную горнодобывающую инфраструктуру;
• кварцевый песок не требует сложной химической обработки и может применяться в стандартных рецептурах жидкостей разрыва.

Однако следует учитывать, что для глубоких горизонтов применение песка малоэффективно. Аналитические исследования показывают, что керамические пропанты обеспечивают значительно более высокую долговременную производительность скважин, что окупает дополнительные затраты при работе на больших глубинах.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем является ПО «Белоруснефть», активно внедряющее технологии многостадийного ГРП для поддержания и наращивания добычи углеводородов. С открытием производства «БелКварц» обеспечение местным песком становится приоритетным, что снижает логистические расходы и импорт керамических пропантов для операций на средних глубинах.

ОБОГАЩЕНИЕ ПЕСКОВ

Описание

Обогащение строительных песков – это комплекс технологических процессов, направленных на очистку природного песка от вредных примесей и доведение его зернового состава до оптимальных параметров. В отличие от стекольных или формовочных песков, где главная цель — снижение содержания оксидов железа (Fe₂O₃), основная цель обогащения строительных песков – приведение их гранулометрического состава и чистоты в соответствие с требованиями стандартов для бетонов, растворов и других строительных материалов. Природные пески, особенно из местных карьеров, часто имеют недостатки:

• слишком мелкие зерна – мелкие и очень мелкие пески (с модулем крупности менее 1,5) требуют повышенного расхода цемента для достижения требуемой прочности бетона;
• избыток глинистых и пылевидных частиц – они снижают прочность, морозостойкость и долговечность бетонных и растворных смесей, а также ухудшают качество силикатного кирпича;
• неоднородность зернового состава – отсутствие оптимального распределения фракций приводит к снижению плотности укладки и увеличению пустотности.

Обогащение решает эти проблемы:

• удаляет глинистую составляющую и пылевидные частицы;
• позволяет разделить песок на фракции и получить материал с заданным модулем крупности;
• повышает однородность и чистоту песка.

Основные методы обогащения строительных песков

В зависимости от минералогического состава песков применяются различные методы очистки, позволяющие удалять пыль, глину и корректировать гранулометрию:

• промывка и классификация – удаление глинистых и пылевидных частиц с помощью гидроциклонов, грохотов, спиральных классификаторов. Наиболее распространенный и эффективный способ очистки от глины;
• оттирка – механическая очистка поверхности зерен от пленок глины и окислов (в контактных чанах, оттирочных машинах);
• фракционирование (рассев) - разделение песка по крупности на фракции для получения заполнителей с оптимальным зерновым составом;
• обогащение крупными фракциями – добавление к мелкому природному песку крупных фракций (например, гранитного отсева) для доведения модуля крупности до оптимальных значений 2,0–3,0.

Область применения продуктов глубокого обогащения

Обогащенные строительные пески находят широкое применение в различных областях строительной индустрии:

• производство товарного бетона и железобетонных изделий – обогащенный песок с оптимальным зерновым составом позволяет повысить прочность бетона на 15–40% и сэкономить до 10–25% цемента. Он пригоден для производства панелей внутренних несущих стен, межэтажных перекрытий и других изделий из тяжелого и силикатного бетона;
• производство сухих строительных смесей – обогащенный песок с контролируемым гранулометрическим составом и низким содержанием глины является основой для качественных кладочных, штукатурных и наливных смесей;
• строительные растворы – для кладки, штукатурки, стяжек и декоративных покрытий;
• производство силикатного кирпича – отмывка песка от глины значительно повышает все качественные характеристики силикатного кирпича;
• дорожное строительство – обогащенные песчано-гравийные смеси применяются для устройства дорожных покрытий, оснований и дренирующих слоев;
• производство бетонных и стеновых камней – хвосты обогащения песков могут использоваться для получения камней марок М50, М75, М150 и строительных растворов.

Ожидаемый эффект

• повышение качества бетонов и растворов – улучшение прочности, морозостойкости и долговечности;
• экономия цемента – до 10-25% за счет оптимизации зернового состава;
• расширение сырьевой базы – вовлечение в оборот ранее непригодных мелких и загрязненных песков;
• снижение себестоимости строительства – за счет уменьшения расхода вяжущих и повышения качества материалов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем обогащенного строительного песка является строительная отрасль республики. Песок критически важен для бетонных работ, устройства насыпей и производства строительных материалов. Потребность в обогащенном песке растет по мере ужесточения требований к качеству строительных материалов.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ПЕСКОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Описание

Пескоструйная обработка металла представляет собой процесс очистки поверхностей металлоконструкций и изделий от следов коррозии, нагара, старых лакокрасочных покрытий, окалин после сварки или резки, а также инородных отложений. Воздействие осуществляется смесью воздуха с частицами абразивных материалов, подаваемой через сопло под высоким давлением к месту обработки. В результате происходит отделение либо полное стирание загрязнений, а также удаление небольшого поверхностного слоя самого металла. После качественной обработки на поверхности остается лишь чистый металл.

Принцип действия основан на взаимодействии абразива с поверхностью. Компрессор создает в системе необходимое давление (среднее рабочее – 8 атмосфер), песок или другой материал захватывается потоком воздуха и выбрасывается на рабочую поверхность со скоростью частиц до 700-720 м/с. Такая скорость обеспечивает тщательную очистку и считается лучшей подготовкой к покраске металла. Обработка решает две задачи: очистку от загрязнений и придание шероховатости.

По типу рабочего материала различают два основных вида очистки:

• Воздушно-абразивная – используется сжатый воздух, смешиваемый с абразивом (песок, дробь и др.);
• Гидропескоструйная – рабочим компонентом служит вода под давлением, в которую подмешиваются частицы песка, стеклянные бусинки или мелкорубленый пластик. Такой способ отличается более мягким воздействием и более тщательной очисткой, позволяет удалять даже масляные загрязнения.

Степени очистки металлических конструкций оцениваются визуально согласно ГОСТ 9.402‑2004, который регламентирует подготовку поверхностей к окраске и нанесению защитных составов:

• Sa1 (легкая) – отсутствие видимых загрязнений и вспученных участков ржавчины, нет зеркального блеска металла;
• Sa2 (тщательная) – оставшиеся окалины или ржавчина не отслаиваются при механическом воздействии, загрязнения отсутствуют, наблюдается местный блеск;
• Sa3 (полная визуальная чистота) – поверхность полностью чистая, с металлическим блеском.

Свойства песка как абразивного материала

Наиболее популярный абразив – кварцевый песок с размером частиц 0,1-0,4 мм, 0,5-1 мм и более (крупнозернистый). По твердости кварц соответствует 7 по шкале Мооса (минерал-эталон). Песок является быстроразрушаемым минералом, при работе образует много мельчайшей пыли, поэтому относится к нерекуперируемым абразивам – его сбор, фильтрация и возврат в новый цикл нецелесообразны. Однако отработанный песок, из которого выделена крупная фракция просеиванием, можно использовать повторно.

Невысокая прочность песка является преимуществом: при неправильном подборе фракции он не наносит непоправимого вреда обрабатываемой поверхности, что особенно важно для мягких цветных металлов. Кроме того, при использовании песка износ сопел (в том числе из карбида бора и карбида вольфрама) происходит в несколько раз медленнее, чем при работе с другими абразивами.

В качестве абразива может применяться практически любой песок – речной, морской, карьерный, пустынный – после предварительной сушки до требуемой влажности и просеивания для отделения крупных фракций. Это значительно снижает себестоимость обработки. Возможность выделения частиц различного размера позволяет оптимально подбирать абразив для конкретного типа поверхности.

Область применения

• заводская обработка металлических изделий и конструкций перед нанесением лакокрасочных покрытий;
• ремонтные работы на тепловых электростанциях (очистка трубок конденсаторных и бойлерных установок, внутренней поверхности сосудов и трубопроводов, лопаток турбин);
• металлургическое производство;
• производство зеркал и стекла со сложной текстурой;
• строительство;
• станции техобслуживания автомобилей и мастерские кузовных и рихтовочных работ;
• гравировочные мастерские;
• изготовление металлокерамических протезов;
• предприятия по гальваническим покрытиям;

Обработка применяется не только перед окрашиванием, но и перед нанесением других покрытий при монтаже или ремонте ответственных конструкций – опор мостов, эстакад, путепроводов.

Ожидаемый эффект

• высокое качество подготовки поверхности – обеспечение чистоты до степени Sa3, что гарантирует надежное сцепление лакокрасочных и защитных покрытий, продлевая срок службы металлоизделий;
• снижение себестоимости – использование доступного песка (речного, карьерного и др.) с минимальной предварительной подготовкой (сушка, просев) делает процесс экономически выгодным по сравнению с дорогими искусственными абразивами;
• универсальность – возможность варьировать давление (от 4 до 12 кгс/см²) и фракцию песка (от 0,1 мм и крупнее) позволяет адаптировать обработку под разные металлы и требуемую степень очистки;
• снижение износа оборудования – кварцевый песок обеспечивает меньшую скорость износа сопел (особенно из твердых сплавов) по сравнению с другими абразивами;
• утилизация отходов – отработанный песок после просеивания может быть повторно использован или реализован, что уменьшает затраты на удаление отходов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители песка для пескоструйной обработки:
  • металлургические заводы – подготовка проката и изделий перед покрытием;
  • машиностроительные предприятия – очистка деталей перед сборкой и окраской;
  • строительные и ремонтные организации – очистка металлоконструкций (мосты, эстакады, трубопроводы) перед ремонтом и антикоррозионной защитой;
  • энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, где проводятся ремонты теплообменного оборудования;
  • автосервисы и кузовные мастерские – подготовка кузовов к покраске;
  • предприятия по производству стекла и зеркал – обработка стеклянных поверхностей;
  • гальванические цеха и мастерские гравировки – для подготовки изделий к нанесению покрытий.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ

Описание

Основной принцип действия кварцевого песка как фильтрующего агента – механическая фильтрация. Вода проходит через слой песчаной загрузки, где происходит задержание взвешенных частиц, коллоидных примесей, глинистых включений и окалины . При этом кварцевый песок, в отличие от сорбентов (цеолиты, активированный уголь), не обладает сорбционными свойствами по отношению к органическим веществам и тяжелым металлам.

Кварцевый песок применяется как самостоятельная фильтрующая загрузка либо в составе двухслойных фильтров (в комбинации с акваантрацитом, цеолитом или гранулированным шлаком)

Технология водоочистки в фильтрах с песочной засыпкой повторяет природный процесс. В установках кварцевый песок засыпается в прочный корпус, стойкий к коррозии и химически агрессивным средам. Вода подается насосом под избыточным давлением и проходит через песчаную засыпку фракцией 0,4–0,8 мм. Такой размер зерен обеспечивает достаточную скорость фильтрации и эффективное задержание загрязнений.

Фильтр очищает воду от:

• коллоидных взвесей, глинистых частиц, окалины;
• радионуклидов;
• тяжелых металлов;
• диоксинов, нитратов, пестицидов;
• нефтепродуктов;
• органических веществ.

Регенерация засыпки осуществляется обратной промывкой с последующим сбросом загрязнений в канализацию. О необходимости промывки сигнализирует увеличение давления на манометре в нагнетательной линии.

Для повышения эффективности используют фильтры с послойной засыпкой из фракций разной зернистости. Благодаря наибольшей плотности кварцевого песка его повсеместно применяют в качестве подложки в насыпных фильтрах, чтобы предотвратить вынос более легких фильтрующих материалов.

Свойства и параметры песчаных фильтров

• значительная грязеемкость и высокая скорость фильтрации;
• возможность повторного использования засыпки после регенерации обратной промывкой;
• рабочий ресурс песчаной засыпки – около трех лет;
• равномерная фильтрация и отсутствие тоннельного эффекта;
• выбор фракций кварцевого песка для обеспечения нужной глубины очистки;
• санитарная безопасность – соответствие санитарно-гигиеническим требованиям для контакта с питьевой водой;
• невысокая стоимость засыпного материала.

Основной недостаток – необходимость частой регенерации, что увеличивает расход воды и длительность процесса. Однако применение легких искусственных материалов (например, безводный диоксид кремния) ускоряет регенерацию, так как для их взрыхления требуется меньшее давление.

Область применения

Фильтрация воды с использованием песка применяется в различных сферах:

• очистка воды для питьевых и технических целей;
• оборотное водоснабжение – очистка сточных вод, в том числе от нефтепродуктов;
• подготовка воды в системах водоснабжения предприятий, жилищно-коммунального хозяйства, сельского хозяйства и промышленности.

Ожидаемый эффект

• экономическая эффективность – низкая стоимость песка и длительный срок службы засыпки (около 3 лет) снижают эксплуатационные расходы;
• простота обслуживания – регенерация обратной промывкой не требует сложного оборудования или химических реагентов;
• экологическая безопасность – песок является природным материалом, не вносит в воду вредных веществ;
• снижение нагрузки на окружающую среду – очистка стоков и оборотной воды позволяет сократить сброс загрязнений в водоемы;

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: водоканалы и предприятия ЖКХ (для систем питьевого водоснабжения и очистки сточных вод), промышленные предприятия (машиностроение, химическая, пищевая промышленность) – для подготовки технической воды и очистки оборотных циклов, энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, использующие воду для охлаждения и парообразования, сельское хозяйство – для очистки воды для полива и животноводческих нужд, строительные организации – при обустройстве систем водоподготовки на объектах.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВОЧНЫХ ПЕСКОВ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Описание

Формовочные пески на основе кварца применяются в литейном производстве в качестве формовочного материала при изготовлении литейных форм и стержней. Они должны отвечать требованиям ГОСТ 2138‑91 «Пески формовочные».

Массовая доля сульфидной серы в кварцевых формовочных песках не должна превышать 0,05 % (определяется при геологической разведке новых месторождений). Формовочные пески должны соответствовать также техническим условиям на пески конкретных месторождений.

В литейном производстве на основе кварцевого песка готовят смеси для изготовления форм и стержней. Смесь для изготовления литейных форм и стержней содержит (мас. %):

• жидкое стекло – 5-6;
• формовочная глина – 3-5;
• измельченные отходы силиконовых резин – 1,5-2,0;
• водный 4–8 %-ный раствор поливинилового спирта – 0,5-1,5;
• кварцевый песок – остальное.

Раствор поливинилового спирта частично обволакивает зерна песка и частицы отходов резин, образуя при высыхании эластичную пленку, которая упрочняет поверхностный слой формы. Частицы измельченных отходов силиконовых резин равномерно распределяются в смеси и при прогреве формы разлагаются с образованием аморфного диоксида кремния и углекислого газа. Углекислый газ разрушает пленки связующего на поверхности зерен песка, что способствует снижению осыпаемости и остаточной прочности смеси, а также улучшает выбиваемость формы и стержня.

ОАО «Гомельстекло» филиал «Гомельский ГОК» производит кварцевые формовочные пески для изготовления форм в литейном производстве.

Свойства и параметры формовочных песков

Основные контролируемые параметры формовочных песков согласно ГОСТ 2138‑91:

• массовая доля глинистой составляющей – определяет тип песка (кварцевый, тощий, жирный) и влияет на связующие свойства;
• содержание диоксида кремния (SiO₂) – нормируется для кварцевых и тощих песков;
• коэффициент однородности и средний размер зерна – характеризуют гранулометрический состав, влияющий на плотность набивки и газопроницаемость;
• влажность, pH водной вытяжки – регламентируются для обеспечения стабильности смесей;
• массовая доля вредных примесей – ограничивается для предотвращения дефектов отливок;
• форма зерен – влияет на текучесть и уплотняемость смеси.;
• теоретическая удельная поверхность и газопроницаемость – важны для удаления газов при заливке металла;
• потери массы при прокаливании – характеризует содержание органических и летучих компонентов;
• массовая доля сульфидной серы – не более 0,05 % для кварцевых песков.

Кроме того, для смеси на основе песка важны показатели прочности, осыпаемости, остаточной прочности и выбиваемости, которые регулируются введением связующих и специальных добавок (как в приведенном примере).

Область применения

Формовочные пески на основе кварца используются исключительно в литейном производстве для изготовления литейных форм и стержней. Они являются основным наполнителем формовочных и стержневых смесей, применяемых при получении отливок из чугуна, стали, цветных металлов. Приведенный состав смеси предназначен для форм и стержней, где требуется упрочнение поверхностного слоя и улучшение выбиваемости.

Ожидаемый эффект от применения подготовленных смесей

• снижение осыпаемости – эластичная пленка из поливинилового спирта упрочняет поверхностный слой формы, предотвращая осыпание зерен песка;
• улучшение выбиваемости – разложение отходов силиконовых резин при нагреве создает углекислый газ, который разрушает пленки связующего, снижая остаточную прочность и облегчая удаление формы и стержня после заливки;
• повышение качества отливок – стабильные свойства песка и смеси обеспечивают чистоту поверхности и точность геометрии;
• утилизация отходов – вовлечение измельченных отходов силиконовых резин и использование водного раствора поливинилового спирта позволяет частично заменить дорогие связующие и уменьшить техногенную нагрузку.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основными потребителями формовочных песков являются машиностроительные и металлургические предприятия, имеющие собственные литейные цеха. В Беларуси действуют заводы по производству сельхозмашин, автомобилей, станков, а также предприятия черной и цветной металлургии, которые используют литье для выпуска заготовок и деталей. Спрос на формовочные пески стабилен, так как литейное производство является базовой операцией в машиностроении.

ОБОГАЩЕНИЕ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ ДО ЧИСТОГО ОКСИДА КРЕМНИЯ

Описание

Кварцевый песок является универсальным природным материалом, однако его природные свойства и широкий спектр применения напрямую зависят от чистоты сырья. Наличие различных примесей в кристаллической структуре, в первую очередь оксидов железа (Fe₂O₃), требует разработки и применения методов обогащения.

В Республике Беларусь основным источником природного кварцевого песка служит месторождение «Лениндар» (южная часть северо-западного участка). Исходные пески этого карьера по содержанию оксида железа относятся к марке Б-100-1 (по факту содержание Fe₂O₃ находится между марками С‑70‑1 и Б-100-1), что недостаточно для производства высококачественного бесцветного листового стекла и требует обязательного обогащения. Без обогащения они могут использоваться только для производства окрашенного стекла (зеленого, коричневого, оливкового) в стеклотаре. Для получения листового бесцветного стекла высоких марок М0, М1 требуются пески с более низким содержанием Fe₂O₃ (марка ВС‑030‑В), что достигается обогащением.

Обогащение позволяет удалить глинистую составляющую, оттереть пленки гидроокислов железа, классифицировать материал по крупности и получить концентраты марок, соответствующих требованиям стекольной и формовочной промышленности. Для песков месторождения «Лениндар» на филиале «Гомельский ГОК» ОАО «Гомельстекло» действуют две технологические линии (А и Б) производительностью 60 т/час каждая, а также разработана модернизация, позволяющая достигать марки ВС‑030‑В.

Глубокое обогащение позволяет не только получать концентраты для стекольной и формовочной промышленности, но и выделять чистый оксид кремния (SiO₂), пригодный для синтеза металлического кремния, ферросилиция и других высокотехнологичных продуктов.

Технологические подходы к обогащению и получению чистого SiO₂ и кремния

В зависимости от минералогического состава песков применяются различные методы очистки, которые позволяют удалять пыль, глину, оксиды железа, магнитные минералы, полевые шпаты, органические включения. Основные способы обогащения стекольных песков (с указанием достигаемого снижения Fe₂O₃):

• Промывка и классификация (снижение Fe₂O₃ до 80 %) – для песков с тонкодисперсными и крупными частицами, содержащими вредные примеси; оборудование: гидроциклоны, грохоты, спиральные классификаторы.
• Перемешивание в плотной среде и акустическая оттирка (снижение Fe₂O₃ до 90 %) – для удаления пленок примесей на поверхности зерен кварца; применяются контактные чаны, оттирочные машины, струйные устройства.
• Магнитная, электромагнитная и электростатическая сепарация (снижение Fe₂O₃ до 80 %) – для удаления магнитных минералов.
• Флотация и флотооттирка (снижение Fe₂O₃ до 95 %) – наиболее широко распространены для удаления пирита, ильменита, хромита, слюды и полевых шпатов.
• Химическая и физико-химическая обработка (снижение Fe₂O₃ до 99 %) – применяется для чистых кварцевых концентратов и жильного кварца; включает обработку кислотами, щелочами, активными газами и плазмой.

На действующих линиях обогащения филиала «Гомельский ГОК» технологический процесс включает: подачу исходного сырья, дезинтеграцию в скруббер-бутаре, черновую и абразивную оттирку в контактных чанах и оттирочных машинах, классификацию в гидроциклонах, виброгрохотах, винтовых сепараторах, обезвоживание и складирование готовой продукции. На линии А и линии Б операции принципиально сходны; модернизация, разработанная АО «Гормашэкспорт», предусматривает дополнительную оттирку и установку гидросайзеров для снижения содержания оксидов железа и удаления фракции менее 0,1 мм.

Качество обогащенных песков для стекольной промышленности регламентируется ГОСТ 22551‑2019. Выпускаемые марки и их химический состав:

Гранулометрический состав: остаток на сетке № 08 К – не более 0,05 %, проход через сетку № 01 К – не более 0,5 % для всех марок.

Для формовочных песков (ГОСТ 2138) установлены нормы по глинистой составляющей (0,2-0,5 %), содержанию SiO₂ (98-99 %), коэффициенту однородности (40-70 %) и среднему размеру зерна (от 0,14 до свыше 0,28 мм) в зависимости от марки.

Глубокое обогащение позволяет достигать чистоты SiO₂ до 99,95 %.

Для получения чистого оксида кремния разработаны специальные методы:

1. Метод очистки кварцевого песка до чистоты 99,95 % (экологически безопасная технология):

• очистка карьерного песка от природных отходов и измельченного грунта с последующей сушкой;
• нагрев песка с карбонатом металлов до 1000–1100 °С с получением тридимитной формы искусственного минерального силиката натрия;
• растворение гидрированного силиката натрия в воде при 150–175 °С с образованием коллоидного раствора кремниевой кислоты;
• промывка коллоидного раствора 3–4 раза и обработка кластера для снижения плотности до 1,15 г/см³ и получения мелкозернистой массы;
• сушка промытого кислородного кластера H₂SiO₃ с получением массы, состоящей из кристаллов SiO₂.

2. Способ обогащения кварцевого сырья (изобретение для химической промышленности):

• предварительное дробление, декрипитация и термодробление в жидкой среде;
• окончательное механическое дробление до крупности не более 0,4 мм;
• магнитная сепарация и флотация (приготовление пульпы с использованием минеральной, например серной, кислоты, рН = 3,0–4,0);
• ультразвуковая обработка камерного продукта флотации, фильтрация и сушка;
• прокалка при 550–700 °С и последующая обработка смесью соляной и плавиковой кислот при температуре не выше 20 °С.

Для получения металлического кремния и его сплавов предлагаются:

1. Плазменный способ:

• используется песок с содержанием SiO₂ не менее 98 %, измельченный до фракции ≤ 1 мкм (контроль через щелевой фильтр);
• порошок SiO₂ вдувают водородом-носителем (скорость подачи 1–2 м³/ч) в устройство плазменной обработки с температурой не ниже 1300 °С;
• одновременно подают двухэлементный восстановитель – смесь «чистый кислород – водород» в мольном соотношении 1:2;
• в плазменной зоне часть кислорода сгорает, поднимая температуру до 1400–1600 °С, а водород восстанавливает кремний, отнимая кислород от SiO₂, с образованием химически чистого расплава металлического кремния.

2. Способ получения ферросилиция (изобретение с фторидом натрия):

•  в ванну рудовосстановительной электропечи загружают фторид натрия (NaF), расплавляют и доводят до жидкоподвижного состояния;
• загружают сыпучую шихту, содержащую оксиды кремния, железа и глинозем (содержание глинозема может достигать нескольких процентов);
• добавляют стехиометрическое количество углеродистого восстановителя (в качестве восстановителя используют графитовые отходы футеровки алюминиевых электролизеров);
• плавку ведут при 1450–1550 °С; твердый углерод восстанавливает растворенные в расплаве NaF оксиды; образующийся ферросилиций (плотность 2,42 г/см³) опускается на подину печи, в то время как NaF (плотность 1,961 г/см³) остается сверху, что предотвращает окисление кремния;
• процесс может проводиться как на блок (накопление продукта), так и с периодическим выпуском через отверстие.

Пример реализации: использовалась дуговая печь РКЗ-2ФС-Н1 (ванна диаметром 1435 мм, графитовая футеровка, три электрода Ø150 мм, трансформатор 2000 кВА). Загружено 1000 кг NaF (содержание 80 %) и 50 кг металлизованных окатышей для розжига. После расплава и достижения 1370 °C добавлено 1000 кг руды (состав: 70,3 % SiO₂, 4,46 % Al₂O₃, 4,39 % CaO, 3,52 % Fe₂O₃ и др.), затем при 1550 °C – 500 кг прокатной окалины (FeO) и 300 кг металлургического кокса (80 % углерода). Плавка длилась 4 ч 20 мин, восстановление контролировали по горению CO над ванной.

3. Классический промышленный способ – восстановление диоксида кремния коксом в электропечах при 2000 °C (реакция: SiO₂ + 2C → Si + 2CO). Смесь песка и кокса нагревается электрической дугой между угольными электродами; при этом углерод кокса и электродов восстанавливает кремний с образованием угарного газа (метод Н. Бекетова).

Свойства и параметры получаемых продуктов

• глубокое обогащение позволяет достигать чистоты SiO₂ до 99,95 %4
• получаемый металлический кремний характеризуется высокой химической чистотой;
• ферросилиций характеризуется содержанием кремния, достаточным для металлургических целей;
• промежуточные продукты – коллоидный раствор кремниевой кислоты, кластеры H₂SiO₃, тридимитная форма силиката натрия.

Область применения продуктов глубокого обогащения

• высокочистый SiO₂ – используется в химической промышленности, для производства оптического и электронного стекла, в качестве наполнителя и сырья для синтеза кремнийорганических соединений;
• металлический кремний – основа для производства полупроводников, солнечных батарей, легирующих добавок для алюминиевых и стальных сплавов;
• ферросилиций – применяется в металлургии как раскислитель и легирующая добавка при производстве стали;
• тридимитная форма силиката натрия и коллоидная кремниевая кислота – используются в производстве цеолитов, катализаторов, адсорбентов и связующих материалов.

Ожидаемый эффект

• расширение сырьевой базы – предложенные способы обогащения позволяют перерабатывать кварцевое сырье различного минералогического состава, в том числе с низким содержанием кремнезема и высоким содержанием глинозема, что вовлекает в оборот ранее непригодные пески;
• энергосбережение – низкотемпературные методы получения ферросилиция (1450–1550 °С) существенно экономичнее классической электропечи (2000 °С); плазменный способ также отличается пониженным энергопотреблением;
• утилизация отходов – использование графитовых отходов футеровки алюминиевых электролизеров в качестве восстановителя решает задачу переработки техногенных материалов;
• экологическая безопасность – разработанные методы очистки (с получением коллоидных растворов и кластеров) и кислотная обработка при контролируемой температуре снижают выбросы вредных веществ;
• импортозамещение – создание собственного производства высокочистого SiO₂ и металлического кремния уменьшает импорт аналогичной продукции из‑за рубежа.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем обогащенных стекольных песков является ОАО «Гомельстекло», которое обеспечивает потребности строительной отрасли в листовом стекле. Кроме того, обогащенные формовочные пески востребованы на машиностроительных и литейных предприятиях. Нефтехимический сектор (производство буровых растворов) также формирует устойчивый спрос. В Беларуси реализуются программы повышения энергоэффективности, что стимулирует применение высококачественного стекла в строительстве;
• Российская Федерация: в России существует значительный спрос на высокочистые кварцевые концентраты для стекольных заводов, а также на металлургический кремний и ферросилиций для металлургических комбинатов. Близость к границе (Смоленская, Брянская, Псковская области) и центральным регионам обеспечивает короткое транспортное плечо и конкурентные цены.

Обогащение глин для производства керамической плитки

В Республике Беларусь производство керамической плитки и керамогранита сталкивается с острой проблемой нехватки качественного отечественного сырья. Практически все разведанные месторождения глин не удовлетворяют технологическим требованиям: они характеризуются повышенным содержанием свободного кварца, карбонатных включений, засоренностью песком, высоким содержанием монтмориллонита и тонкодисперсного кварца, что негативно влияет на процессы формования, спекания и качество готовых изделий. Отсутствие в стране огнеупорных глин, каолинов, полевых шпатов, чистых кварцевых песков и других стратегических материалов вынуждает предприятия (ОАО «Керамин», ОАО «Березастройматериалы») импортировать их, что ведет к росту себестоимости и снижению конкурентоспособности.

Перспективным решением является организация собственного производства по обогащению местного глинистого сырья. Целевым сырьем являются глины различных месторождений (в том числе монтмориллонитовые и сапонито-гидрослюдистые) и каолиновые глины (резервное месторождение «Ситница» и др.).

Методы обогащения:

• гидравлическая классификация – удаление крупных включений (песок, карбонаты) путем разделения в водной среде по размерам и плотности;
• отмучивание – выделение тонкодисперсной глинистой фракции (менее 2–5 мкм), наиболее ценной для керамического производства;
• магнитная сепарация – удаление железосодержащих минералов (магнетит, гематит) с помощью сильных магнитных полей;
• обратная флотация – отделение сульфидов железа и тонкодисперсных шламов от основной глинистой массы;
• кислотное выщелачивание – финишная очистка от изоморфного и пленочного железа с использованием разбавленных кислот (например, соляной или серной) для достижения минимального содержания Fe₂O₃.

Для каолинов особое внимание уделяется снижению оксида железа (содержание в природном каолине месторождения «Ситница» превышает допустимые нормы), а также удалению кварцевых примесей. В результате обогащения содержание Al₂O₃ в каолине возрастает, а Fe₂O₃ снижается до значений, соответствующих ГОСТ 21286-82 «Каолин обогащенный для керамических изделий. Технические условия».

Параллельно предлагается организовать обогащение доломита (на ОАО «Доломит») для получения порошков с содержанием Fe₂O₃ менее 0,1 %, что сделает его пригодным для керамической и стекольной промышленности. Также рекомендуется использовать гранитоидные отсевы РУПП «Гранит» в качестве кварцсодержащего компонента после классификации, что частично заменит импортные полевые шпаты и кварцевые пески.

Разработку рецептур на основе обогащенного отечественного сырья необходимо провести совместно с Государственным предприятием «НИИСМ», УО «БГТУ», отраслевыми институтами НАН Беларуси. Это позволит перейти от выпуска массовой плитки низкой маржинальности к производству широкоформатной ректифицированной плитки, керамогранита с водопоглощением менее 0,5 % и плитки премиум-класса с высокими декоративными свойствами.

Область применения

• керамическая плитка и керамогранит – облицовка стен и полов жилых, общественных и коммерческих помещений; наружная отделка цоколей, террас, фасадов;
• сантехническая керамика – унитазы, раковины, ванны (требуют высокобелых и пластичных масс);
• художественная и декоративная керамика – изразцы, майолика, мелкая пластика;
• огнеупорные материалы – производство шамотных изделий (при наличии соответствующих глин);
• электротехническая керамика – изоляторы, корпуса предохранителей;
• производство керамических фильтров, катализаторов и носителей – специальные пористые материалы.

Свойства и параметры

Для глин (типичные белорусские глины, например, монтмориллонитовые):

• содержание Al₂O₃ – до 18–22 % (после обогащения до 25–30 %);
• содержание Fe₂O₃ – 1–5 % (после магнитной сепарации и выщелачивания – менее 0,5 %);
• содержание SiO₂ – 50–65 % (удаление кварца снижает до 45–55 %);
• пластичность (число пластичности) – 15–30 (улучшается после удаления отощающих примесей);
• тонкость помола – остаток на сите 0,063 мм – не более 1–2 %.

Для каолинов (месторождение «Ситница» и другие):

• исходное содержание Al₂O₃ – до 30–35 %, после обогащения – до 38–42 %;
• Fe₂O₃ – исходно до 1,5–2,5 %, после обогащения – менее 0,5–0,8 % (для премиум-марок менее 0,3 %);
• содержание SiO₂ – 45–55 %, снижается до 40–45 %;
• размер частиц – после отмучивания основная фракция менее 2 мкм.

Для доломита (после очистки от железа):

• содержание Fe₂O₃ – менее 0,1 % (требование для светлой керамики);
• содержание CaO+MgO – не менее 50 %, остаточный SiO₂ – не более 2 %.

Для гранитоидных отсевов (как кварцевый заменитель):

• SiO₂ – 50–60 % (после классификации и удаления железа);
• содержание Fe₂O₃ – снижается с 4–6 % до менее 0,5 % магнитной сепарацией;
• фракционный состав – регулируется до требуемого (0,1–0,5 мм).

Ожидаемый экономический эффект

• импортозамещение – замещение до 70–80 % импортируемых огнеупорных глин, каолинов, полевых шпатов и кварцевых песков. Снижение импорта этих материалов позволит сэкономить валютные средства и стабилизировать затраты;
• снижение себестоимости плитки – использование местного сырья (даже с учетом затрат на обогащение) на 20–30 % дешевле импортных аналогов. Это позволит снизить себестоимость продукции на 10–15 % и повысить рентабельность с текущих 5–10 % до 25–70 % при переходе на премиум-сегмент;
• рост качества продукции – обогащенное сырье обеспечивает стабильность физико-механических свойств (прочность, водопоглощение, морозостойкость), улучшает цвет и поверхность плитки, расширяет ассортимент (широкоформатная плитка, ректификат, глянцевые и матовые поверхности);
• увеличение экспортного потенциала – качественная плитка премиум-класса востребована на рынках России, Казахстана, Азербайджана, стран ЕАЭС и дальнего зарубежья. Ожидается рост экспортной выручки за счет более высокой цены реализации;
• дополнительный доход от продажи обогащенного сырья – каолин, очищенный доломит и обогащенные глины можно поставлять на экспорт в страны, не имеющие собственных месторождений, создав новый экспортный поток;
• создание рабочих мест – строительство и эксплуатация обогатительных комплексов создадут новые рабочие места в регионах добычи.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители обогащенного сырья: ОАО «Керамин», ОАО «Березастройматериалы», а также другие керамические производства (санитарно-технические заводы, производители огнеупоров).
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС.

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ

Описание

Техническая керамика – это класс изделий, получаемых спеканием оксидов металлов (глинозема, диоксида циркония), тугоплавких силикатов (кордиерит, муллит) и других неорганических соединений, обладающих высокой термостойкостью, износостойкостью, химической инертностью и электроизоляционными свойствами. Она является критически важным компонентом для машиностроения, энергетики, металлургии, электроники, химической промышленности и медицины. В Республике Беларусь промышленное производство такой продукции полностью отсутствует, а потребности отечественных предприятий (более 30 крупных организаций, включая ПО «Гомсельмаш», ОАО «МТЗ», ОАО «МАЗ», «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ», УП «Минский завод колесных тягачей», ОАО «УКХ «Минский моторный завод», ОАО «Керамин», ОАО «Белхудожкерамика», станкостроительные заводы и др.) покрываются импортом из Китая, Российской Федерации и Германии, при этом закупаемая продукция нередко не соответствует заявленным эксплуатационным характеристикам, что ведет к частым ремонтам и дополнительным затратам.

При этом республика располагает сырьевой базой – месторождениями глин, пригодными для производства технической керамики, однако отсутствуют собственные месторождения талька, глинозема и шамота – компонентов, необходимых для получения кордиеритовых и муллито-кордиеритовых материалов. Эти сырьевые компоненты могут закупаться за рубежом (в основном в РФ), но их доля в себестоимости продукции не является доминирующей, а научные исследования, проведенные в БГТУ и БНТУ, подтверждают принципиальную возможность использования местных глин с добавлением импортируемых талька, глинозема и шамота для синтеза огнеупорных кристаллических фаз с требуемыми эксплуатационными свойствами.

Предлагается создать на базе УП «Лоевский комбинат строительных материалов» ОАО «Гомельстройматериалы» специализированный цех по производству технической керамики. Технология производства и подбор оборудования разработаны кафедрой технологии стекла, керамики и вяжущих материалов УО БГТУ и Государственным предприятием «Институт НИИСМ».

Планируемый ассортимент охватывает широкий спектр изделий: термостойкие плиты и лещадки для печей (в том числе муфельных до 1300 °C), плиты для инфракрасных газовых излучателей, керамические носители катализаторов для автомобильной промышленности, втулки, шайбы, подставки, опорные элементы и конструкционные детали для электрических, индукционных, закалочных печей и печей отжига.

Область применения

• машиностроение и металлообработка – износостойкие втулки, уплотнения, пары трения, подшипники, режущий инструмент, детали газовых турбин и автомобильных двигателей (нитрид и карбид кремния);
• энергетика и электротехника – высокотемпературные изоляторы, подложки для печатных плат, корпуса резисторов, изоляционные трубки для нагревателей, элементы индукционных установок;
• термическое производство – конструкционные элементы обжиговых, колпаковых, закалочных и толкательных печей, лещадки, подставки, муфели, держатели нагревателей;
• химическая и нефтехимическая промышленность – кислотостойкая арматура, фильтры, носители катализаторов, футеровка реакторов и котлов;
• строительная индустрия – плиты для облицовки печей и тепловых агрегатов, термоизоляционные элементы;
• медицина – биокерамика (гидроксиапатит) для имплантатов и зубных протезов (в перспективе).

Свойства и параметры

• термостойкость – изделия из кордиеритовой и муллито-кордиеритовой керамики выдерживают нагрев до 1200–1 300 °C, керамика на основе оксида алюминия и диоксида циркония – до 2 000 °C, что позволяет применять их в качестве конструкционных элементов печей и тепловых агрегатов;
• высокая прочность и твердость – по твердости техническая керамика уступает только алмазу, не деформируется под нагрузкой, что обеспечивает износостойкость и долговечность;
• отличные электроизоляционные свойства – удельное электрическое сопротивление и диэлектрическая прочность сохраняются при высоких температурах, что делает ее незаменимой в электротехнике;
• химическая инертность – устойчивость к агрессивным средам (кислотам, щелочам, расплавам металлов) обеспечивает коррозионную стойкость и герметичность;
• малое тепловое расширение – коэффициент теплового расширения кордиеритовых изделий близок к нулю, что гарантирует высокую термическую стойкость (выдерживают до 100-200 теплосмен без разрушения);
• плотность – в зависимости от состава и технологии: 2,4-3,8 г/см³ (кордиерит ~2,5-2,7; глиноземная керамика ~3,2-3,8);
• теплопроводность – для кордиерита ~2,5-3,5 Вт/(м·К), что позволяет использовать его как теплоизолирующий материал;

Разработанная технология позволяет получать изделия с контролируемыми характеристиками, сопоставимыми с европейскими аналогами, при более низкой себестоимости.

Ожидаемый экономический эффект

• импортозамещение – снижение закупок импортных изделий из Китая, России и Германии.
• рост добавленной стоимости – переход от импорта готовых изделий к их производству внутри страны с высокой добавленной стоимостью (уровень добавленной стоимости для техкерамики может достигать 50–70 %);
• экономия на ремонтах и простоях – использование качественной отечественной керамики, которая не уступает зарубежным аналогам, позволит сократить частоту внеплановых ремонтов оборудования, повысить срок службы печных агрегатов и снизить потери от простоев;
• создание рабочих мест.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – ключевые потребители: ОАО «Керамин» (плиты, лещадки), ОАО «Белхудожкерамика» (лещадки, подставки), ПО «Гомсельмаш» (втулки, шайбы, элементы печей), ПРУП «Борисовский станкостроительный завод» (термостойкие элементы), ОАО «Минский завод шестерен» (втулки и изоляторы), ОАО «Минский тракторный завод», ОАО «МАЗ», «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ», производители ИК-нагревателей, автомобильных катализаторов, а также предприятия, эксплуатирующие термические печи. Внутренний спрос оценивается в несколько сотен тонн в год, который полностью покрывается за счет импорта. Создание отечественного производства позволит гарантировать поставки и адаптировать продукцию под требования заказчиков.
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС – белорусская продукция может быть конкурентоспособна по цене (на уровне китайских аналогов) и превосходить по надежности.

Организация производства технической керамики является стратегическим проектом, обеспечивающим технологическую независимость и экономическую эффективность белорусской промышленности. Успешная реализация позволит не только закрыть внутренние потребности, но и создать устойчивый экспортный поток, укрепив позиции Республики Беларусь как производителя высокотехнологичной продукции.

Компонент для изделий методом каменного литья (совместно с продуктами переработки доломитового сырья)

Описание

Каменное литье (петрургия) – это технология получения материалов и изделий путем литья из расплавов горных пород с последующей кристаллизацией . В отличие от традиционной керамики, где глина подвергается спеканию без полного расплавления, технология каменного литья предполагает плавление шихты при высоких температурах (1200–1450°C) и последующую контролируемую кристаллизацию расплава

Технология производства изделий из каменного литья была разработана Государственным предприятием «Институт НИИСМ» по заданию Министерства промышленности строительных материалов СССР (получение изделий строительного назначения методом каменного литья (футуровочные плитки)). Исследования проводились на основе глины месторождения «Мороськи» (Молодечненский р-н) с введением доломита (месторождение «Руба») и болотной руды для обогащения расплавов оксидами железа.

Основные рецептуры шихт (в %):

• Глина 77,0; доломит 11,5; болотная руда 11,5 + 2,0 % хромистого железняка (сверх 100 %).
• Глина 70,0; доломит 15,0; болотная руда 15,0 + 2,0 % хромистого железняка.
• Глина 77,0; доломит 23,0 + 1,0 % хромистого железняка.
• Глина 77,0; доломит 23,0 + 2,0 % хромистого железняка.
• Глина 74,0; доломит 13,0; хромистый железняк 13,0.

Технологические параметры:

• Температура плавления составов № 1 и № 2 – 1400-1420 °С; № 3–№ 5 – 1360-1380 °С.
• Температура разлива по формам – 1200-1300 °С.
• Максимальное время нахождения залитых форм на воздухе до отжига — 10-15 с.
• Отжиг изделий — при 1200-1300 °С в течение 10-12 мин.

Полученная партия футеровочных плиток соответствовала требованиям к изделиям из каменного литья.

Область применения

Каменное литье используется для защиты оборудования от абразивного износа, агрессивных сред и высоких температур:

• горнодобывающая и металлургическая промышленность: футеровка трубопроводов, желобов, бункеров, гидроциклонов, классификаторов. Срок службы в 5–10 раз выше металлических аналогов.
• химическая промышленность: футеровка реакторов, травильных ванн, кислотопроводов, скрубберов. Устойчивость к агрессивным средам.
• энергетика: футеровка золошлакопроводов, циклонов, дымососов, систем гидрозолоудаления. Срок службы до 20 лет.
• строительство и коммунальное хозяйство: облицовка зданий, промышленные полы, канализационные трубы, бордюрные камни.
• пищевая, целлюлозно-бумажная, ядерная промышленность – широкий спектр применения.

Свойства и преимущества

• высокая износостойкость, кислото- и щелочестойкость, термостойкость;
• низкое водопоглощение (0,13–0,70 %);
• предел прочности при сжатии: 200–500 МПа;
• коэффициент истираемости: 1,2–1,4 кг/м²;
• не подвержено старению, обладает диэлектрическими свойствами, эффективно задерживает радиацию;
• повышенная хрупкость (низкая ударная вязкость), что компенсируется армированием или закладными элементами.

Ожидаемый экономический эффект

• значительное увеличение срока службы оборудования – футеровка из каменного литья служит 6–10 лет против 1–2 лет у металлических аналогов, что сокращает расход металла в 5–8 раз на каждую тонну камнелитых изделий;
• сокращение простоев и ремонтных затрат – межремонтный период увеличивается, снижаются эксплуатационные расходы и потери от остановок производства;
• создание собственного производства позволяет полностью закрыть потребности белорусских предприятий в износостойких и кислотостойких футеровочных материалах.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – ключевые потребители: РУПП«Гранит», ОАО «Беларуськалий», ОАО «БМЗ, ОАО «Гродно Азот», ОАО «Нафтан», предприятия концерна «Белэнерго», а также заводы по производству строительных материалов и керамики. Спрос на футеровочные плитки, трубы, желоба и кислотоупорные элементы стабильно высок.
• Российская Федерация – горно-обогатительные комбинаты, металлургические заводы, ТЭЦ и цементные производства. Российские предприятия уже имеют положительный опыт эксплуатации камнелитых изделий (Ново-Криворожский ГОК, Магнитогорский МК, «Евроцемент» и др.).
• Республика Казахстан – развитая горнодобывающая промышленность (месторождения хрома, железа, угля) создает устойчивый спрос на износостойкую футеровку для обогатительных фабрик и трубопроводного транспорта.
• Другие страны ЕАЭС– Армения, Кыргызстан, а также страны дальнего зарубежья (например, Узбекистан, Азербайджан) рассматриваются как перспективные экспортные направления ввиду отсутствия собственных производств аналогичной продукции.

Развитие экспорта позволит не только окупить инвестиции, но и укрепить позиции Беларуси на рынке высокотехнологичных строительных и промышленных материалов.

КЕРАМИЧЕСКИЕ КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ на основе глинистого сырья и гранитных отсевов

Описание

Керамическая черепица – это штучный кровельный материал, получаемый формованием и обжигом глинистых масс, обладающий высокой долговечностью, атмосферостойкостью и эстетическими качествами.

В Государственном предприятии «Институт НИИСМ» в рамках научно-поисковых работ проведена оценка возможности производства керамической черепицы с использованием местного глинистого сырья и гранитных отсевов РУПП «Гранит». Исследовались два вида монтмориллонитовых глин из разных регионов страны – легкоплавкие и тугоплавкие, что позволило разработать составы шихт с оптимальными технологическими параметрами.

Составы шихт для производства черепицы:

1. На основе легкоплавких глин:
   • глина «Лукомль» – 60 %;
   • Фанипольский суглинок – 20 %;
   • гранитный отсев (фракция <20 мм) – 20 %.
2. На основе тугоплавких глин:
   • глина «Городное» – 65 %;
   • гранитный отсев (фракция 20–0,5 мм) – 20 %;
   • гранитный отсев (фракция <0,16 мм) – 15 %.

Технологический процесс включает подготовку шихты (очистка глины, дозирование, смешивание с водой и отсевами), пластическое формование, сушку и обжиг при температуре (980±5) °C в течение 24–36 часов. Подготовка шихты осуществляется на том же оборудовании и по тем же методам контроля, что и для производства керамических стеновых материалов, что упрощает организацию производства. В результате получены опытные образцы рядовой коньковой и основной плоской черепицы типа «Рыбий хвост», подтвердившие пригодность местного сырья и гранитных отсевов для выпуска качественной кровельной продукции.

Область применения

• индивидуальное жилищное строительство – малоэтажные коттеджи, дачные дома, усадьбы;
• многоэтажное строительство – кровли административных, общественных и жилых зданий;
• реставрация и реконструкция – восстановление исторических зданий, где требуется аутентичный кровельный материал;
• сельскохозяйственные объекты – фермы, хранилища, животноводческие комплексы;
• ландшафтная архитектура – малые архитектурные формы (беседки, навесы).

Свойства и параметры

• долговечность – срок службы составляет 50–100 лет без потери эксплуатационных качеств;
• морозостойкость;
• водонепроницаемость;
• огнестойкость

Использование гранитного отсева в составе шихты (до 20–35 %) позволяет регулировать пластичность и усадочные свойства, снижает усадку при сушке и обжиге, а также улучшает структуру и механическую прочность готовых изделий.

Ожидаемый экономический эффект

• вовлечение в оборот гранитных отсевов различных фракций (до 20–35 % шихты), что снижает объемы их складирования и уменьшает нагрузку на окружающую среду. Ежегодно на РУПП «Гранит» образуется более 1 млн т отсевов, значительная часть которых может быть применена в производстве черепицы.
• снижение себестоимости сырья – гранитный отсев стоит ~15 руб./т, в то время как привозные отощающие материалы (песок, шамот) могут быть в несколько раз дороже. При годовом производстве 1-2 млн шт. черепицы экономия на сырье может достигать 200-500 тыс. руб.
• упрощение технологического процесса – подготовка шихты для черепицы аналогична производству керамических стеновых материалов, что позволяет использовать существующие линии (при их модернизации) или организовывать производство на базе действующих кирпичных заводов, сокращая капитальные затраты;
• экологический эффект – сокращение площади отвалов и уменьшение добычи природного песка и глины; переработка отсевов снижает экологический ущерб;
• создание рабочих мест – новое производство обеспечит занятость в регионах добычи глины и гранита.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: строительные организации, частные застройщики, предприятия ЖКХ, компании, занимающиеся реставрацией;
• Российская Федерация – в России керамическая черепица востребована в малоэтажном и коттеджном строительстве, особенно в регионах с традициями индивидуального домостроения (Центральный, Северо-Западный, Уральский федеральные округа). Белорусская черепица может конкурировать по цене с российской и европейской продукцией благодаря низкой стоимости сырья и короткому транспортному плечу (в приграничных областях).

Развитие производства керамической черепицы на основе гранитных отсевов является актуальным направлением, обеспечивающим ресурсосбережение, экологическую безопасность и укрепление экспортного потенциала Республики Беларусь. Для промышленной реализации необходима опытно-промышленная проверка технологических режимов и сертификация продукции в соответствии с требованиями строительных норм.

ОБОГАЩЕНИЕ ПЕСКОВ

Описание

Обогащение строительных песков – это комплекс технологических процессов, направленных на очистку природного песка от вредных примесей и доведение его зернового состава до оптимальных параметров. В отличие от стекольных или формовочных песков, где главная цель — снижение содержания оксидов железа (Fe₂O₃), основная цель обогащения строительных песков – приведение их гранулометрического состава и чистоты в соответствие с требованиями стандартов для бетонов, растворов и других строительных материалов. Природные пески, особенно из местных карьеров, часто имеют недостатки:

• слишком мелкие зерна – мелкие и очень мелкие пески (с модулем крупности менее 1,5) требуют повышенного расхода цемента для достижения требуемой прочности бетона;
• избыток глинистых и пылевидных частиц – они снижают прочность, морозостойкость и долговечность бетонных и растворных смесей, а также ухудшают качество силикатного кирпича;
• неоднородность зернового состава – отсутствие оптимального распределения фракций приводит к снижению плотности укладки и увеличению пустотности.

Обогащение решает эти проблемы:

• удаляет глинистую составляющую и пылевидные частицы;
• позволяет разделить песок на фракции и получить материал с заданным модулем крупности;
• повышает однородность и чистоту песка.

Основные методы обогащения строительных песков

В зависимости от минералогического состава песков применяются различные методы очистки, позволяющие удалять пыль, глину и корректировать гранулометрию:

• промывка и классификация – удаление глинистых и пылевидных частиц с помощью гидроциклонов, грохотов, спиральных классификаторов. Наиболее распространенный и эффективный способ очистки от глины;
• оттирка – механическая очистка поверхности зерен от пленок глины и окислов (в контактных чанах, оттирочных машинах);
• фракционирование (рассев) - разделение песка по крупности на фракции для получения заполнителей с оптимальным зерновым составом;
• обогащение крупными фракциями – добавление к мелкому природному песку крупных фракций (например, гранитного отсева) для доведения модуля крупности до оптимальных значений 2,0–3,0.

Область применения продуктов глубокого обогащения

Обогащенные строительные пески находят широкое применение в различных областях строительной индустрии:

• производство товарного бетона и железобетонных изделий – обогащенный песок с оптимальным зерновым составом позволяет повысить прочность бетона на 15–40% и сэкономить до 10–25% цемента. Он пригоден для производства панелей внутренних несущих стен, межэтажных перекрытий и других изделий из тяжелого и силикатного бетона;
• производство сухих строительных смесей – обогащенный песок с контролируемым гранулометрическим составом и низким содержанием глины является основой для качественных кладочных, штукатурных и наливных смесей;
• строительные растворы – для кладки, штукатурки, стяжек и декоративных покрытий;
• производство силикатного кирпича – отмывка песка от глины значительно повышает все качественные характеристики силикатного кирпича;
• дорожное строительство – обогащенные песчано-гравийные смеси применяются для устройства дорожных покрытий, оснований и дренирующих слоев;
• производство бетонных и стеновых камней – хвосты обогащения песков могут использоваться для получения камней марок М50, М75, М150 и строительных растворов.

Ожидаемый эффект

• повышение качества бетонов и растворов – улучшение прочности, морозостойкости и долговечности;
• экономия цемента – до 10-25% за счет оптимизации зернового состава;
• расширение сырьевой базы – вовлечение в оборот ранее непригодных мелких и загрязненных песков;
• снижение себестоимости строительства – за счет уменьшения расхода вяжущих и повышения качества материалов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем обогащенного строительного песка является строительная отрасль республики. Песок критически важен для бетонных работ, устройства насыпей и производства строительных материалов. Потребность в обогащенном песке растет по мере ужесточения требований к качеству строительных материалов.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ПЕСКОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Описание

Пескоструйная обработка металла представляет собой процесс очистки поверхностей металлоконструкций и изделий от следов коррозии, нагара, старых лакокрасочных покрытий, окалин после сварки или резки, а также инородных отложений. Воздействие осуществляется смесью воздуха с частицами абразивных материалов, подаваемой через сопло под высоким давлением к месту обработки. В результате происходит отделение либо полное стирание загрязнений, а также удаление небольшого поверхностного слоя самого металла. После качественной обработки на поверхности остается лишь чистый металл.

Принцип действия основан на взаимодействии абразива с поверхностью. Компрессор создает в системе необходимое давление (среднее рабочее – 8 атмосфер), песок или другой материал захватывается потоком воздуха и выбрасывается на рабочую поверхность со скоростью частиц до 700-720 м/с. Такая скорость обеспечивает тщательную очистку и считается лучшей подготовкой к покраске металла. Обработка решает две задачи: очистку от загрязнений и придание шероховатости.

По типу рабочего материала различают два основных вида очистки:

• Воздушно-абразивная – используется сжатый воздух, смешиваемый с абразивом (песок, дробь и др.);
• Гидропескоструйная – рабочим компонентом служит вода под давлением, в которую подмешиваются частицы песка, стеклянные бусинки или мелкорубленый пластик. Такой способ отличается более мягким воздействием и более тщательной очисткой, позволяет удалять даже масляные загрязнения.

Степени очистки металлических конструкций оцениваются визуально согласно ГОСТ 9.402‑2004, который регламентирует подготовку поверхностей к окраске и нанесению защитных составов:

• Sa1 (легкая) – отсутствие видимых загрязнений и вспученных участков ржавчины, нет зеркального блеска металла;
• Sa2 (тщательная) – оставшиеся окалины или ржавчина не отслаиваются при механическом воздействии, загрязнения отсутствуют, наблюдается местный блеск;
• Sa3 (полная визуальная чистота) – поверхность полностью чистая, с металлическим блеском.

Свойства песка как абразивного материала

Наиболее популярный абразив – кварцевый песок с размером частиц 0,1-0,4 мм, 0,5-1 мм и более (крупнозернистый). По твердости кварц соответствует 7 по шкале Мооса (минерал-эталон). Песок является быстроразрушаемым минералом, при работе образует много мельчайшей пыли, поэтому относится к нерекуперируемым абразивам – его сбор, фильтрация и возврат в новый цикл нецелесообразны. Однако отработанный песок, из которого выделена крупная фракция просеиванием, можно использовать повторно.

Невысокая прочность песка является преимуществом: при неправильном подборе фракции он не наносит непоправимого вреда обрабатываемой поверхности, что особенно важно для мягких цветных металлов. Кроме того, при использовании песка износ сопел (в том числе из карбида бора и карбида вольфрама) происходит в несколько раз медленнее, чем при работе с другими абразивами.

В качестве абразива может применяться практически любой песок – речной, морской, карьерный, пустынный – после предварительной сушки до требуемой влажности и просеивания для отделения крупных фракций. Это значительно снижает себестоимость обработки. Возможность выделения частиц различного размера позволяет оптимально подбирать абразив для конкретного типа поверхности.

Область применения

• заводская обработка металлических изделий и конструкций перед нанесением лакокрасочных покрытий;
• ремонтные работы на тепловых электростанциях (очистка трубок конденсаторных и бойлерных установок, внутренней поверхности сосудов и трубопроводов, лопаток турбин);
• металлургическое производство;
• производство зеркал и стекла со сложной текстурой;
• строительство;
• станции техобслуживания автомобилей и мастерские кузовных и рихтовочных работ;
• гравировочные мастерские;
• изготовление металлокерамических протезов;
• предприятия по гальваническим покрытиям;

Обработка применяется не только перед окрашиванием, но и перед нанесением других покрытий при монтаже или ремонте ответственных конструкций – опор мостов, эстакад, путепроводов.

Ожидаемый эффект

• высокое качество подготовки поверхности – обеспечение чистоты до степени Sa3, что гарантирует надежное сцепление лакокрасочных и защитных покрытий, продлевая срок службы металлоизделий;
• снижение себестоимости – использование доступного песка (речного, карьерного и др.) с минимальной предварительной подготовкой (сушка, просев) делает процесс экономически выгодным по сравнению с дорогими искусственными абразивами;
• универсальность – возможность варьировать давление (от 4 до 12 кгс/см²) и фракцию песка (от 0,1 мм и крупнее) позволяет адаптировать обработку под разные металлы и требуемую степень очистки;
• снижение износа оборудования – кварцевый песок обеспечивает меньшую скорость износа сопел (особенно из твердых сплавов) по сравнению с другими абразивами;
• утилизация отходов – отработанный песок после просеивания может быть повторно использован или реализован, что уменьшает затраты на удаление отходов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители песка для пескоструйной обработки:
  • металлургические заводы – подготовка проката и изделий перед покрытием;
  • машиностроительные предприятия – очистка деталей перед сборкой и окраской;
  • строительные и ремонтные организации – очистка металлоконструкций (мосты, эстакады, трубопроводы) перед ремонтом и антикоррозионной защитой;
  • энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, где проводятся ремонты теплообменного оборудования;
  • автосервисы и кузовные мастерские – подготовка кузовов к покраске;
  • предприятия по производству стекла и зеркал – обработка стеклянных поверхностей;
  • гальванические цеха и мастерские гравировки – для подготовки изделий к нанесению покрытий.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ

Описание

Основной принцип действия кварцевого песка как фильтрующего агента – механическая фильтрация. Вода проходит через слой песчаной загрузки, где происходит задержание взвешенных частиц, коллоидных примесей, глинистых включений и окалины . При этом кварцевый песок, в отличие от сорбентов (цеолиты, активированный уголь), не обладает сорбционными свойствами по отношению к органическим веществам и тяжелым металлам.

Кварцевый песок применяется как самостоятельная фильтрующая загрузка либо в составе двухслойных фильтров (в комбинации с акваантрацитом, цеолитом или гранулированным шлаком)

Технология водоочистки в фильтрах с песочной засыпкой повторяет природный процесс. В установках кварцевый песок засыпается в прочный корпус, стойкий к коррозии и химически агрессивным средам. Вода подается насосом под избыточным давлением и проходит через песчаную засыпку фракцией 0,4–0,8 мм. Такой размер зерен обеспечивает достаточную скорость фильтрации и эффективное задержание загрязнений.

Фильтр очищает воду от:

• коллоидных взвесей, глинистых частиц, окалины;
• радионуклидов;
• тяжелых металлов;
• диоксинов, нитратов, пестицидов;
• нефтепродуктов;
• органических веществ.

Регенерация засыпки осуществляется обратной промывкой с последующим сбросом загрязнений в канализацию. О необходимости промывки сигнализирует увеличение давления на манометре в нагнетательной линии.

Для повышения эффективности используют фильтры с послойной засыпкой из фракций разной зернистости. Благодаря наибольшей плотности кварцевого песка его повсеместно применяют в качестве подложки в насыпных фильтрах, чтобы предотвратить вынос более легких фильтрующих материалов.

Свойства и параметры песчаных фильтров

• значительная грязеемкость и высокая скорость фильтрации;
• возможность повторного использования засыпки после регенерации обратной промывкой;
• рабочий ресурс песчаной засыпки – около трех лет;
• равномерная фильтрация и отсутствие тоннельного эффекта;
• выбор фракций кварцевого песка для обеспечения нужной глубины очистки;
• санитарная безопасность – соответствие санитарно-гигиеническим требованиям для контакта с питьевой водой;
• невысокая стоимость засыпного материала.

Основной недостаток – необходимость частой регенерации, что увеличивает расход воды и длительность процесса. Однако применение легких искусственных материалов (например, безводный диоксид кремния) ускоряет регенерацию, так как для их взрыхления требуется меньшее давление.

Область применения

Фильтрация воды с использованием песка применяется в различных сферах:

• очистка воды для питьевых и технических целей;
• оборотное водоснабжение – очистка сточных вод, в том числе от нефтепродуктов;
• подготовка воды в системах водоснабжения предприятий, жилищно-коммунального хозяйства, сельского хозяйства и промышленности.

Ожидаемый эффект

• экономическая эффективность – низкая стоимость песка и длительный срок службы засыпки (около 3 лет) снижают эксплуатационные расходы;
• простота обслуживания – регенерация обратной промывкой не требует сложного оборудования или химических реагентов;
• экологическая безопасность – песок является природным материалом, не вносит в воду вредных веществ;
• снижение нагрузки на окружающую среду – очистка стоков и оборотной воды позволяет сократить сброс загрязнений в водоемы;

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: водоканалы и предприятия ЖКХ (для систем питьевого водоснабжения и очистки сточных вод), промышленные предприятия (машиностроение, химическая, пищевая промышленность) – для подготовки технической воды и очистки оборотных циклов, энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, использующие воду для охлаждения и парообразования, сельское хозяйство – для очистки воды для полива и животноводческих нужд, строительные организации – при обустройстве систем водоподготовки на объектах.

ОБОГАЩЕНИЕ ПЕСКОВ

Описание

Обогащение строительных песков – это комплекс технологических процессов, направленных на очистку природного песка от вредных примесей и доведение его зернового состава до оптимальных параметров. В отличие от стекольных или формовочных песков, где главная цель — снижение содержания оксидов железа (Fe₂O₃), основная цель обогащения строительных песков – приведение их гранулометрического состава и чистоты в соответствие с требованиями стандартов для бетонов, растворов и других строительных материалов. Природные пески, особенно из местных карьеров, часто имеют недостатки:

• слишком мелкие зерна – мелкие и очень мелкие пески (с модулем крупности менее 1,5) требуют повышенного расхода цемента для достижения требуемой прочности бетона;
• избыток глинистых и пылевидных частиц – они снижают прочность, морозостойкость и долговечность бетонных и растворных смесей, а также ухудшают качество силикатного кирпича;
• неоднородность зернового состава – отсутствие оптимального распределения фракций приводит к снижению плотности укладки и увеличению пустотности.

Обогащение решает эти проблемы:

• удаляет глинистую составляющую и пылевидные частицы;
• позволяет разделить песок на фракции и получить материал с заданным модулем крупности;
• повышает однородность и чистоту песка.

Основные методы обогащения строительных песков

В зависимости от минералогического состава песков применяются различные методы очистки, позволяющие удалять пыль, глину и корректировать гранулометрию:

• промывка и классификация – удаление глинистых и пылевидных частиц с помощью гидроциклонов, грохотов, спиральных классификаторов. Наиболее распространенный и эффективный способ очистки от глины;
• оттирка – механическая очистка поверхности зерен от пленок глины и окислов (в контактных чанах, оттирочных машинах);
• фракционирование (рассев) - разделение песка по крупности на фракции для получения заполнителей с оптимальным зерновым составом;
• обогащение крупными фракциями – добавление к мелкому природному песку крупных фракций (например, гранитного отсева) для доведения модуля крупности до оптимальных значений 2,0–3,0.

Область применения продуктов глубокого обогащения

Обогащенные строительные пески находят широкое применение в различных областях строительной индустрии:

• производство товарного бетона и железобетонных изделий – обогащенный песок с оптимальным зерновым составом позволяет повысить прочность бетона на 15–40% и сэкономить до 10–25% цемента. Он пригоден для производства панелей внутренних несущих стен, межэтажных перекрытий и других изделий из тяжелого и силикатного бетона;
• производство сухих строительных смесей – обогащенный песок с контролируемым гранулометрическим составом и низким содержанием глины является основой для качественных кладочных, штукатурных и наливных смесей;
• строительные растворы – для кладки, штукатурки, стяжек и декоративных покрытий;
• производство силикатного кирпича – отмывка песка от глины значительно повышает все качественные характеристики силикатного кирпича;
• дорожное строительство – обогащенные песчано-гравийные смеси применяются для устройства дорожных покрытий, оснований и дренирующих слоев;
• производство бетонных и стеновых камней – хвосты обогащения песков могут использоваться для получения камней марок М50, М75, М150 и строительных растворов.

Ожидаемый эффект

• повышение качества бетонов и растворов – улучшение прочности, морозостойкости и долговечности;
• экономия цемента – до 10-25% за счет оптимизации зернового состава;
• расширение сырьевой базы – вовлечение в оборот ранее непригодных мелких и загрязненных песков;
• снижение себестоимости строительства – за счет уменьшения расхода вяжущих и повышения качества материалов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем обогащенного строительного песка является строительная отрасль республики. Песок критически важен для бетонных работ, устройства насыпей и производства строительных материалов. Потребность в обогащенном песке растет по мере ужесточения требований к качеству строительных материалов.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ПЕСКОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Описание

Пескоструйная обработка металла представляет собой процесс очистки поверхностей металлоконструкций и изделий от следов коррозии, нагара, старых лакокрасочных покрытий, окалин после сварки или резки, а также инородных отложений. Воздействие осуществляется смесью воздуха с частицами абразивных материалов, подаваемой через сопло под высоким давлением к месту обработки. В результате происходит отделение либо полное стирание загрязнений, а также удаление небольшого поверхностного слоя самого металла. После качественной обработки на поверхности остается лишь чистый металл.

Принцип действия основан на взаимодействии абразива с поверхностью. Компрессор создает в системе необходимое давление (среднее рабочее – 8 атмосфер), песок или другой материал захватывается потоком воздуха и выбрасывается на рабочую поверхность со скоростью частиц до 700-720 м/с. Такая скорость обеспечивает тщательную очистку и считается лучшей подготовкой к покраске металла. Обработка решает две задачи: очистку от загрязнений и придание шероховатости.

По типу рабочего материала различают два основных вида очистки:

• Воздушно-абразивная – используется сжатый воздух, смешиваемый с абразивом (песок, дробь и др.);
• Гидропескоструйная – рабочим компонентом служит вода под давлением, в которую подмешиваются частицы песка, стеклянные бусинки или мелкорубленый пластик. Такой способ отличается более мягким воздействием и более тщательной очисткой, позволяет удалять даже масляные загрязнения.

Степени очистки металлических конструкций оцениваются визуально согласно ГОСТ 9.402‑2004, который регламентирует подготовку поверхностей к окраске и нанесению защитных составов:

• Sa1 (легкая) – отсутствие видимых загрязнений и вспученных участков ржавчины, нет зеркального блеска металла;
• Sa2 (тщательная) – оставшиеся окалины или ржавчина не отслаиваются при механическом воздействии, загрязнения отсутствуют, наблюдается местный блеск;
• Sa3 (полная визуальная чистота) – поверхность полностью чистая, с металлическим блеском.

Свойства песка как абразивного материала

Наиболее популярный абразив – кварцевый песок с размером частиц 0,1-0,4 мм, 0,5-1 мм и более (крупнозернистый). По твердости кварц соответствует 7 по шкале Мооса (минерал-эталон). Песок является быстроразрушаемым минералом, при работе образует много мельчайшей пыли, поэтому относится к нерекуперируемым абразивам – его сбор, фильтрация и возврат в новый цикл нецелесообразны. Однако отработанный песок, из которого выделена крупная фракция просеиванием, можно использовать повторно.

Невысокая прочность песка является преимуществом: при неправильном подборе фракции он не наносит непоправимого вреда обрабатываемой поверхности, что особенно важно для мягких цветных металлов. Кроме того, при использовании песка износ сопел (в том числе из карбида бора и карбида вольфрама) происходит в несколько раз медленнее, чем при работе с другими абразивами.

В качестве абразива может применяться практически любой песок – речной, морской, карьерный, пустынный – после предварительной сушки до требуемой влажности и просеивания для отделения крупных фракций. Это значительно снижает себестоимость обработки. Возможность выделения частиц различного размера позволяет оптимально подбирать абразив для конкретного типа поверхности.

Область применения

• заводская обработка металлических изделий и конструкций перед нанесением лакокрасочных покрытий;
• ремонтные работы на тепловых электростанциях (очистка трубок конденсаторных и бойлерных установок, внутренней поверхности сосудов и трубопроводов, лопаток турбин);
• металлургическое производство;
• производство зеркал и стекла со сложной текстурой;
• строительство;
• станции техобслуживания автомобилей и мастерские кузовных и рихтовочных работ;
• гравировочные мастерские;
• изготовление металлокерамических протезов;
• предприятия по гальваническим покрытиям;

Обработка применяется не только перед окрашиванием, но и перед нанесением других покрытий при монтаже или ремонте ответственных конструкций – опор мостов, эстакад, путепроводов.

Ожидаемый эффект

• высокое качество подготовки поверхности – обеспечение чистоты до степени Sa3, что гарантирует надежное сцепление лакокрасочных и защитных покрытий, продлевая срок службы металлоизделий;
• снижение себестоимости – использование доступного песка (речного, карьерного и др.) с минимальной предварительной подготовкой (сушка, просев) делает процесс экономически выгодным по сравнению с дорогими искусственными абразивами;
• универсальность – возможность варьировать давление (от 4 до 12 кгс/см²) и фракцию песка (от 0,1 мм и крупнее) позволяет адаптировать обработку под разные металлы и требуемую степень очистки;
• снижение износа оборудования – кварцевый песок обеспечивает меньшую скорость износа сопел (особенно из твердых сплавов) по сравнению с другими абразивами;
• утилизация отходов – отработанный песок после просеивания может быть повторно использован или реализован, что уменьшает затраты на удаление отходов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители песка для пескоструйной обработки:
  • металлургические заводы – подготовка проката и изделий перед покрытием;
  • машиностроительные предприятия – очистка деталей перед сборкой и окраской;
  • строительные и ремонтные организации – очистка металлоконструкций (мосты, эстакады, трубопроводы) перед ремонтом и антикоррозионной защитой;
  • энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, где проводятся ремонты теплообменного оборудования;
  • автосервисы и кузовные мастерские – подготовка кузовов к покраске;
  • предприятия по производству стекла и зеркал – обработка стеклянных поверхностей;
  • гальванические цеха и мастерские гравировки – для подготовки изделий к нанесению покрытий.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ

Описание

Основной принцип действия кварцевого песка как фильтрующего агента – механическая фильтрация. Вода проходит через слой песчаной загрузки, где происходит задержание взвешенных частиц, коллоидных примесей, глинистых включений и окалины . При этом кварцевый песок, в отличие от сорбентов (цеолиты, активированный уголь), не обладает сорбционными свойствами по отношению к органическим веществам и тяжелым металлам.

Кварцевый песок применяется как самостоятельная фильтрующая загрузка либо в составе двухслойных фильтров (в комбинации с акваантрацитом, цеолитом или гранулированным шлаком)

Технология водоочистки в фильтрах с песочной засыпкой повторяет природный процесс. В установках кварцевый песок засыпается в прочный корпус, стойкий к коррозии и химически агрессивным средам. Вода подается насосом под избыточным давлением и проходит через песчаную засыпку фракцией 0,4–0,8 мм. Такой размер зерен обеспечивает достаточную скорость фильтрации и эффективное задержание загрязнений.

Фильтр очищает воду от:

• коллоидных взвесей, глинистых частиц, окалины;
• радионуклидов;
• тяжелых металлов;
• диоксинов, нитратов, пестицидов;
• нефтепродуктов;
• органических веществ.

Регенерация засыпки осуществляется обратной промывкой с последующим сбросом загрязнений в канализацию. О необходимости промывки сигнализирует увеличение давления на манометре в нагнетательной линии.

Для повышения эффективности используют фильтры с послойной засыпкой из фракций разной зернистости. Благодаря наибольшей плотности кварцевого песка его повсеместно применяют в качестве подложки в насыпных фильтрах, чтобы предотвратить вынос более легких фильтрующих материалов.

Свойства и параметры песчаных фильтров

• значительная грязеемкость и высокая скорость фильтрации;
• возможность повторного использования засыпки после регенерации обратной промывкой;
• рабочий ресурс песчаной засыпки – около трех лет;
• равномерная фильтрация и отсутствие тоннельного эффекта;
• выбор фракций кварцевого песка для обеспечения нужной глубины очистки;
• санитарная безопасность – соответствие санитарно-гигиеническим требованиям для контакта с питьевой водой;
• невысокая стоимость засыпного материала.

Основной недостаток – необходимость частой регенерации, что увеличивает расход воды и длительность процесса. Однако применение легких искусственных материалов (например, безводный диоксид кремния) ускоряет регенерацию, так как для их взрыхления требуется меньшее давление.

Область применения

Фильтрация воды с использованием песка применяется в различных сферах:

• очистка воды для питьевых и технических целей;
• оборотное водоснабжение – очистка сточных вод, в том числе от нефтепродуктов;
• подготовка воды в системах водоснабжения предприятий, жилищно-коммунального хозяйства, сельского хозяйства и промышленности.

Ожидаемый эффект

• экономическая эффективность – низкая стоимость песка и длительный срок службы засыпки (около 3 лет) снижают эксплуатационные расходы;
• простота обслуживания – регенерация обратной промывкой не требует сложного оборудования или химических реагентов;
• экологическая безопасность – песок является природным материалом, не вносит в воду вредных веществ;
• снижение нагрузки на окружающую среду – очистка стоков и оборотной воды позволяет сократить сброс загрязнений в водоемы;

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: водоканалы и предприятия ЖКХ (для систем питьевого водоснабжения и очистки сточных вод), промышленные предприятия (машиностроение, химическая, пищевая промышленность) – для подготовки технической воды и очистки оборотных циклов, энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, использующие воду для охлаждения и парообразования, сельское хозяйство – для очистки воды для полива и животноводческих нужд, строительные организации – при обустройстве систем водоподготовки на объектах.

ОБОГАЩЕНИЕ ПЕСКОВ

Описание

Обогащение строительных песков – это комплекс технологических процессов, направленных на очистку природного песка от вредных примесей и доведение его зернового состава до оптимальных параметров. В отличие от стекольных или формовочных песков, где главная цель — снижение содержания оксидов железа (Fe₂O₃), основная цель обогащения строительных песков – приведение их гранулометрического состава и чистоты в соответствие с требованиями стандартов для бетонов, растворов и других строительных материалов. Природные пески, особенно из местных карьеров, часто имеют недостатки:

• слишком мелкие зерна – мелкие и очень мелкие пески (с модулем крупности менее 1,5) требуют повышенного расхода цемента для достижения требуемой прочности бетона;
• избыток глинистых и пылевидных частиц – они снижают прочность, морозостойкость и долговечность бетонных и растворных смесей, а также ухудшают качество силикатного кирпича;
• неоднородность зернового состава – отсутствие оптимального распределения фракций приводит к снижению плотности укладки и увеличению пустотности.

Обогащение решает эти проблемы:

• удаляет глинистую составляющую и пылевидные частицы;
• позволяет разделить песок на фракции и получить материал с заданным модулем крупности;
• повышает однородность и чистоту песка.

Основные методы обогащения строительных песков

В зависимости от минералогического состава песков применяются различные методы очистки, позволяющие удалять пыль, глину и корректировать гранулометрию:

• промывка и классификация – удаление глинистых и пылевидных частиц с помощью гидроциклонов, грохотов, спиральных классификаторов. Наиболее распространенный и эффективный способ очистки от глины;
• оттирка – механическая очистка поверхности зерен от пленок глины и окислов (в контактных чанах, оттирочных машинах);
• фракционирование (рассев) - разделение песка по крупности на фракции для получения заполнителей с оптимальным зерновым составом;
• обогащение крупными фракциями – добавление к мелкому природному песку крупных фракций (например, гранитного отсева) для доведения модуля крупности до оптимальных значений 2,0–3,0.

Область применения продуктов глубокого обогащения

Обогащенные строительные пески находят широкое применение в различных областях строительной индустрии:

• производство товарного бетона и железобетонных изделий – обогащенный песок с оптимальным зерновым составом позволяет повысить прочность бетона на 15–40% и сэкономить до 10–25% цемента. Он пригоден для производства панелей внутренних несущих стен, межэтажных перекрытий и других изделий из тяжелого и силикатного бетона;
• производство сухих строительных смесей – обогащенный песок с контролируемым гранулометрическим составом и низким содержанием глины является основой для качественных кладочных, штукатурных и наливных смесей;
• строительные растворы – для кладки, штукатурки, стяжек и декоративных покрытий;
• производство силикатного кирпича – отмывка песка от глины значительно повышает все качественные характеристики силикатного кирпича;
• дорожное строительство – обогащенные песчано-гравийные смеси применяются для устройства дорожных покрытий, оснований и дренирующих слоев;
• производство бетонных и стеновых камней – хвосты обогащения песков могут использоваться для получения камней марок М50, М75, М150 и строительных растворов.

Ожидаемый эффект

• повышение качества бетонов и растворов – улучшение прочности, морозостойкости и долговечности;
• экономия цемента – до 10-25% за счет оптимизации зернового состава;
• расширение сырьевой базы – вовлечение в оборот ранее непригодных мелких и загрязненных песков;
• снижение себестоимости строительства – за счет уменьшения расхода вяжущих и повышения качества материалов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основным потребителем обогащенного строительного песка является строительная отрасль республики. Песок критически важен для бетонных работ, устройства насыпей и производства строительных материалов. Потребность в обогащенном песке растет по мере ужесточения требований к качеству строительных материалов.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ПЕСКОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Описание

Пескоструйная обработка металла представляет собой процесс очистки поверхностей металлоконструкций и изделий от следов коррозии, нагара, старых лакокрасочных покрытий, окалин после сварки или резки, а также инородных отложений. Воздействие осуществляется смесью воздуха с частицами абразивных материалов, подаваемой через сопло под высоким давлением к месту обработки. В результате происходит отделение либо полное стирание загрязнений, а также удаление небольшого поверхностного слоя самого металла. После качественной обработки на поверхности остается лишь чистый металл.

Принцип действия основан на взаимодействии абразива с поверхностью. Компрессор создает в системе необходимое давление (среднее рабочее – 8 атмосфер), песок или другой материал захватывается потоком воздуха и выбрасывается на рабочую поверхность со скоростью частиц до 700-720 м/с. Такая скорость обеспечивает тщательную очистку и считается лучшей подготовкой к покраске металла. Обработка решает две задачи: очистку от загрязнений и придание шероховатости.

По типу рабочего материала различают два основных вида очистки:

• Воздушно-абразивная – используется сжатый воздух, смешиваемый с абразивом (песок, дробь и др.);
• Гидропескоструйная – рабочим компонентом служит вода под давлением, в которую подмешиваются частицы песка, стеклянные бусинки или мелкорубленый пластик. Такой способ отличается более мягким воздействием и более тщательной очисткой, позволяет удалять даже масляные загрязнения.

Степени очистки металлических конструкций оцениваются визуально согласно ГОСТ 9.402‑2004, который регламентирует подготовку поверхностей к окраске и нанесению защитных составов:

• Sa1 (легкая) – отсутствие видимых загрязнений и вспученных участков ржавчины, нет зеркального блеска металла;
• Sa2 (тщательная) – оставшиеся окалины или ржавчина не отслаиваются при механическом воздействии, загрязнения отсутствуют, наблюдается местный блеск;
• Sa3 (полная визуальная чистота) – поверхность полностью чистая, с металлическим блеском.

Свойства песка как абразивного материала

Наиболее популярный абразив – кварцевый песок с размером частиц 0,1-0,4 мм, 0,5-1 мм и более (крупнозернистый). По твердости кварц соответствует 7 по шкале Мооса (минерал-эталон). Песок является быстроразрушаемым минералом, при работе образует много мельчайшей пыли, поэтому относится к нерекуперируемым абразивам – его сбор, фильтрация и возврат в новый цикл нецелесообразны. Однако отработанный песок, из которого выделена крупная фракция просеиванием, можно использовать повторно.

Невысокая прочность песка является преимуществом: при неправильном подборе фракции он не наносит непоправимого вреда обрабатываемой поверхности, что особенно важно для мягких цветных металлов. Кроме того, при использовании песка износ сопел (в том числе из карбида бора и карбида вольфрама) происходит в несколько раз медленнее, чем при работе с другими абразивами.

В качестве абразива может применяться практически любой песок – речной, морской, карьерный, пустынный – после предварительной сушки до требуемой влажности и просеивания для отделения крупных фракций. Это значительно снижает себестоимость обработки. Возможность выделения частиц различного размера позволяет оптимально подбирать абразив для конкретного типа поверхности.

Область применения

• заводская обработка металлических изделий и конструкций перед нанесением лакокрасочных покрытий;
• ремонтные работы на тепловых электростанциях (очистка трубок конденсаторных и бойлерных установок, внутренней поверхности сосудов и трубопроводов, лопаток турбин);
• металлургическое производство;
• производство зеркал и стекла со сложной текстурой;
• строительство;
• станции техобслуживания автомобилей и мастерские кузовных и рихтовочных работ;
• гравировочные мастерские;
• изготовление металлокерамических протезов;
• предприятия по гальваническим покрытиям;

Обработка применяется не только перед окрашиванием, но и перед нанесением других покрытий при монтаже или ремонте ответственных конструкций – опор мостов, эстакад, путепроводов.

Ожидаемый эффект

• высокое качество подготовки поверхности – обеспечение чистоты до степени Sa3, что гарантирует надежное сцепление лакокрасочных и защитных покрытий, продлевая срок службы металлоизделий;
• снижение себестоимости – использование доступного песка (речного, карьерного и др.) с минимальной предварительной подготовкой (сушка, просев) делает процесс экономически выгодным по сравнению с дорогими искусственными абразивами;
• универсальность – возможность варьировать давление (от 4 до 12 кгс/см²) и фракцию песка (от 0,1 мм и крупнее) позволяет адаптировать обработку под разные металлы и требуемую степень очистки;
• снижение износа оборудования – кварцевый песок обеспечивает меньшую скорость износа сопел (особенно из твердых сплавов) по сравнению с другими абразивами;
• утилизация отходов – отработанный песок после просеивания может быть повторно использован или реализован, что уменьшает затраты на удаление отходов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители песка для пескоструйной обработки:
  • металлургические заводы – подготовка проката и изделий перед покрытием;
  • машиностроительные предприятия – очистка деталей перед сборкой и окраской;
  • строительные и ремонтные организации – очистка металлоконструкций (мосты, эстакады, трубопроводы) перед ремонтом и антикоррозионной защитой;
  • энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, где проводятся ремонты теплообменного оборудования;
  • автосервисы и кузовные мастерские – подготовка кузовов к покраске;
  • предприятия по производству стекла и зеркал – обработка стеклянных поверхностей;
  • гальванические цеха и мастерские гравировки – для подготовки изделий к нанесению покрытий.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕСКА ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ

Описание

Основной принцип действия кварцевого песка как фильтрующего агента – механическая фильтрация. Вода проходит через слой песчаной загрузки, где происходит задержание взвешенных частиц, коллоидных примесей, глинистых включений и окалины . При этом кварцевый песок, в отличие от сорбентов (цеолиты, активированный уголь), не обладает сорбционными свойствами по отношению к органическим веществам и тяжелым металлам.

Кварцевый песок применяется как самостоятельная фильтрующая загрузка либо в составе двухслойных фильтров (в комбинации с акваантрацитом, цеолитом или гранулированным шлаком)

Технология водоочистки в фильтрах с песочной засыпкой повторяет природный процесс. В установках кварцевый песок засыпается в прочный корпус, стойкий к коррозии и химически агрессивным средам. Вода подается насосом под избыточным давлением и проходит через песчаную засыпку фракцией 0,4–0,8 мм. Такой размер зерен обеспечивает достаточную скорость фильтрации и эффективное задержание загрязнений.

Фильтр очищает воду от:

• коллоидных взвесей, глинистых частиц, окалины;
• радионуклидов;
• тяжелых металлов;
• диоксинов, нитратов, пестицидов;
• нефтепродуктов;
• органических веществ.

Регенерация засыпки осуществляется обратной промывкой с последующим сбросом загрязнений в канализацию. О необходимости промывки сигнализирует увеличение давления на манометре в нагнетательной линии.

Для повышения эффективности используют фильтры с послойной засыпкой из фракций разной зернистости. Благодаря наибольшей плотности кварцевого песка его повсеместно применяют в качестве подложки в насыпных фильтрах, чтобы предотвратить вынос более легких фильтрующих материалов.

Свойства и параметры песчаных фильтров

• значительная грязеемкость и высокая скорость фильтрации;
• возможность повторного использования засыпки после регенерации обратной промывкой;
• рабочий ресурс песчаной засыпки – около трех лет;
• равномерная фильтрация и отсутствие тоннельного эффекта;
• выбор фракций кварцевого песка для обеспечения нужной глубины очистки;
• санитарная безопасность – соответствие санитарно-гигиеническим требованиям для контакта с питьевой водой;
• невысокая стоимость засыпного материала.

Основной недостаток – необходимость частой регенерации, что увеличивает расход воды и длительность процесса. Однако применение легких искусственных материалов (например, безводный диоксид кремния) ускоряет регенерацию, так как для их взрыхления требуется меньшее давление.

Область применения

Фильтрация воды с использованием песка применяется в различных сферах:

• очистка воды для питьевых и технических целей;
• оборотное водоснабжение – очистка сточных вод, в том числе от нефтепродуктов;
• подготовка воды в системах водоснабжения предприятий, жилищно-коммунального хозяйства, сельского хозяйства и промышленности.

Ожидаемый эффект

• экономическая эффективность – низкая стоимость песка и длительный срок службы засыпки (около 3 лет) снижают эксплуатационные расходы;
• простота обслуживания – регенерация обратной промывкой не требует сложного оборудования или химических реагентов;
• экологическая безопасность – песок является природным материалом, не вносит в воду вредных веществ;
• снижение нагрузки на окружающую среду – очистка стоков и оборотной воды позволяет сократить сброс загрязнений в водоемы;

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь: водоканалы и предприятия ЖКХ (для систем питьевого водоснабжения и очистки сточных вод), промышленные предприятия (машиностроение, химическая, пищевая промышленность) – для подготовки технической воды и очистки оборотных циклов, энергетический сектор – ТЭЦ и котельные, использующие воду для охлаждения и парообразования, сельское хозяйство – для очистки воды для полива и животноводческих нужд, строительные организации – при обустройстве систем водоподготовки на объектах.

КОМПОНЕНТ ШИХТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА

Описание

На основе доломитового сырья месторождения «Руба» (карьер Гралево) разработаны составы композиционных цементов с частичной заменой портландцементного клинкера (до 20 мас.%) на смесь карбонатных и дегидратированных алюмосиликатных пород. В качестве карбонатного компонента используется доломит, а в качестве алюмосиликатного – термически активированные (обожженные при 900 °C) глины белорусских месторождений «Даниловцы», «Лукомль» и «Кустиха». Цементы получили совместным помолом клинкера ОАО «Красносельскстройматериалы», гипсового камня (4% от массы вяжущего), доломита и обожженной глины в лабораторной шаровой мельнице до остатка на сите 008 не более 15%. Определена пуццолановая активность дегидратированных глин, причем наибольшая активность зафиксирована у глины «Лукомль» после обжига при 900 °C. Оптимальное соотношение добавок составило 10 мас.% термообработанной глины и 10 мас.% доломита (суммарно 20% замещения клинкера). Полученные композиционные цементы по основным физико-механическим свойствам соответствуют требованиям СТБ EN 196-1-2018.

Область применения

• производство композиционных (смешанных) цементов общестроительного назначения;
• изготовление бетонных и железобетонных изделий, в том числе сборных и монолитных конструкций;
• производство сухих строительных смесей на основе композиционного цемента;
• применение в дорожном и гражданском строительстве.

Свойства и параметры

• степень замещения клинкера: до 20 мас.% (из них 10% доломит + 10% обожженная глина);
• возможность регулирования свойств цемента (сроки схватывания, водопотребность, прочность) подбором состава и режима термообработки глин;
• пуццолановая активность дегидратированных глин зависит от месторождения и температуры обжига;
• прочностные показатели композиционных цементов подтверждены испытаниями в аккредитованной лаборатории Государственного предприятия «Институт НИИСМ» и соответствуют действующим стандартам (СТБ EN 196-1-2018).

Ожидаемый экономический эффект

• снижение расхода дорогостоящего портландцементного клинкера на 20% за счет использования местных минеральных добавок;
• уменьшение себестоимости цемента благодаря применению доломита и глин белорусских месторождений;
• расширение сырьевой базы цементной промышленности РБ за счет вовлечения местных карбонатных и алюмосиликатных пород;

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь (цементные заводы – ОАО«Красносельскстройматериалы», ОАО «Кричевцементношифер», ОАО «Белорусский цементный завод»);
• рынок ЕАЭС (поставка композиционных цементов или сырьевых добавок (доломитовой муки, активированных глин) для цементных производств.

ОГНЕУПОРНЫЕ И ОГНЕЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ (футеровка печей и промышленных котлов)

Описание

Доломитовые огнеупоры изготавливаются из природного доломита (MgCO₃ · CaCO₃) с содержанием примесей менее 4%. В зависимости от обработки различают каустический доломит (получаемый при обжиге 850 °C) и обожженный металлургический порошок. Продукция может выпускаться в виде формованных изделий (кирпичи, блоки) и неформованных материалов (смеси, порошки, мертели). Разработка ориентирована на использование отечественного сырья и не содержит хрома, что обеспечивает экологическую безопасность. В Государственном предприятии «НИИСМ» проведен цикл научных исследований по разработке технологии получения доломитового огнеупора из доломитовой муки, кварцевого песка и апатитового концентрата.

Область применения

• металлургия и машиностроение: футеровка высокотемпературных и среднетемпературных зон тепловых агрегатов, закалочных печей и соляных электрованн машиностроительных предприятий;
• химическая и стекольная промышленность: защита реакторов и стекловаренных печей от высокотемпературных газов и химических соединений;
• промышленность строительных материалов (зона спекания (обжига) и перехода вращающихся цементных печей;
• строительство и ЖКХ (теплоизоляция бытовых и промышленных котлов, монтаж каминов, печей, дымоходов и огнезащита несущих конструкций).

Свойства и параметры

• предел прочности при сжатии, Н/мм², не менее — 40;
• огнеупорность, °С, не менее — 1580–1700 (для водоустойчивых изделий до 1780–1800);
• открытая пористость, %, не более — 24;
• термическая стойкость, теплосмен — 3–8;
• температура начала деформации — 1540–1550 °C;
• теплопроводность почти в 3 раза ниже, чем у магнезитовых изделий;
• устойчивость к основным шлакам;
• для водостойкости применяется кремнегель (связывание свободного CaO в C₂S).

Ожидаемый экономический эффект

• вовлечение в оборот собственного сырья (доломит Витебской области);
• замещение импортных шамотных и магнезитовых огнеупоров;
• увеличение стойкости футеровки (срока службы) сократит простои оборудования на ремонт и замену футеровки, что приведет к росту производительности печных агрегатов и снижению эксплуатационных затрат;
• энергоэффективность (снижение температуры и времени обжига);
• снижение удельного расхода топлива до 55,2–57,3 кг у.т./т;;
• в технологию вводится кремнегель – отход ОАО «Гомельский химический завод», заменяя дорогие импортные добавки. Это дополнительно удешевляет производство и решает экологическую проблему утилизации.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь (потребители — предприятия станкостроения и машиностроения, в том числе ОАО«БелАЗ», ОАО «МАЗ», ОАО «МТЗ», ПО «Гомсельмаш», ОАО «Керамин» и др.);
• рынок ЕАЭС.

КАУСТИЧЕСКИЙ ДОЛОМИТ (магнезиальные вяжущие из природного доломита)

Описание

Магнезиальные вяжущие — это строительные порошки на основе оксида магния. Главная особенность материала — способность быстро твердеть и набирать высокую прочность, которая часто превосходит традиционный портландцемент.

Способы получения:

Двухстадийный обжиг с добавкой бишофита: доломит измельчают до удельной поверхности 200–300 м²/кг, вводят 0,5–3,0 % кристаллического бишофита (MgCl₂ · 6H₂O), затем проводят обжиг: нагрев до 400–500 °C, выдержка 10–60 мин, нагрев до 550–680 °C и выдержка 5–20 мин. Это обеспечивает практически полное разложение MgCO₃ при сохранении CaCO₃, снижая содержание свободного CaO.

Способ быстрой термообработки во взвешенном состоянии: дробленый доломит измельчают до 200–400 м²/кг, подают в печь, нагревают отходящими газами со скоростью 100–150 °С/с до 600–700 °С, выдерживают 20–40 с и охлаждают со скоростью 60–120 °С/с до 50–100 °С.

Область применения

• промышленность строительных материалов: производство магнезиальных вяжущих, сухих смесей, листовых материалов;
• частичная замена дорогостоящего портландцемента в строительных композициях;
• изготовление огнеупорных изделий и теплоизоляционных материалов.

Свойства и параметры

• прочность при сжатии (для быстрого способа):
• 1 сут – 8,8–9,9 МПа;
• 3 сут – 13,9–14,5 МПа;
• 28 сут – 42,3–50,2 МПа;
• содержание активного MgO – повышено, свободного CaO – снижено.

Ожидаемый экономический эффект

• энергоэффективность (снижение температуры и времени обжига);
• снижение удельного расхода топлива до 55,2–57,3 кг у.т./т;;
• вовлечение в оборот собственного сырья (доломит Витебской области);
• замена портландцемента магнезиальными вяжущими, снижающая себестоимость строительных материалов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – предприятия стройматериалов, заводы ЖБИ, производители сухих смесей;
• рынок ЕАЭС (Россия, Казахстан и др.) – как замена импортным магнезиальным вяжущим и портландцементу.

КОМПОНЕНТ ДЛЯ ОГНЕУПОРНЫХ И ОГНЕЗАЩИТНЫХ КРАСОК, КЛЕЕВ И МАСТИК

Описание

Огнезащитные составы представляют собой специальные материалы (краски, мастики, обмазки, рулонные покрытия), предназначенные для пассивной противопожарной защиты строительных конструкций, металлических и деревянных поверхностей, кабельных линий, трубопроводов и других объектов. Они замедляют или предотвращают распространение пламени, снижают скорость прогрева конструкций, увеличивают время эвакуации людей и сохранность имущества при пожаре.

В Республике Беларусь имеется значительный потенциал для организации производства огнезащитных составов с использованием местных минеральных ресурсов – доломита, мела, каолина, бентонитовых глин, а также вторичного полимерного сырья и графита.

В рамках научно-исследовательских работ разработаны и запатентованы составы огнезащитных материалов, в которых в качестве наполнителей и модификаторов используются отечественные минеральные компоненты.

Основные разработанные составы:

1. Мастика кровельная и гидроизоляционная с доломитовым наполнителем:

• битумное или битумно-полимерное связующее — 63–64 %;
• минеральный наполнитель (доломит) — 30–32 %;
• термоэластопласт бутадиен-стирольный — 4–7 %.

Особенность: доломит выступает не только как наполнитель, но и как компонент, повышающий термостойкость и огнестойкость покрытия за счет выделения углекислого газа при термическом разложении карбонатов (CaCO₃ и MgCO₃), что способствует разбавлению горючей среды.

Способ получения: предварительное расплавление битумного связующего, подача минерального наполнителя при снижении температуры на 30–32 °C, перемешивание не менее 30 минут до однородного состояния.

2. Состав краски с термо- и огнезащитными свойствами:

• полимерное связующее (акриловые сополимеры, кремнийорганические смолы, полиуретаны) – 20-40 %;
• наполнитель (минеральные компоненты– доломит, мел) – 10-30 %;
• антипиреновая добавка – 10-20 %;
• модифицирующая добавка (керамические или стеклянные микросферы диаметром 20–150 мкм) – 10-30 %;
• порошок бентонита, интеркалированный ионами кобальта Co²⁺ или церия Ce³⁺ (или их смесь) – 3,0-7,0 %;
• органический растворитель — остальное.

Бентонит, модифицированный ионами переходных металлов, повышает термостойкость и способствует образованию защитного керамического слоя при высокотемпературном воздействии.

3. Полимерный рулонный кровельный и изоляционный материал с повышенной пожаростойкостью:

• этиленпропилендиеновый каучук (EPDM) – 45,0-50,0 %;
• полиизопреновый каучук – 2,0-3,0 %;
• стеариновая или олеиновая кислота – 0,2-0,3 %;
• масло-мягчитель (парафиновое масло) – 2,5-6,0 %;
• олигоэфиракрилат – 4,0-7,5 %;
• технический углерод – 18,0-25,0 %;
• интеркалированное соединение графита (окисленный графит) – 8,0-15,0 %;
• наполнитель (каолин, мел, тальк) – остальное.

Окисленный графит при нагреве вспучивается, образуя червеобразные структуры, которые создают теплозащитный экран. Такой материал не содержит токсичных компонентов, обладает высокой пожаростойкостью и рекомендован для объектов с повышенной пожарной опасностью (ТЭЦ, АЭС и т. п.).

Область применения

• огнезащита металлических конструкций в промышленных, торговых и административных зданиях;
• огнезащита деревянных конструкций (стропила, перекрытия, панели) в малоэтажном и жилищном строительстве;
• устройство кровель на объектах с повышенной пожароопасностью (ТЭЦ, АЭС, котельные, склады ГСМ);
• огнезащита кабельных трасс, трубопроводов, электрощитовых;
• защита резервуаров и технологического оборудования от огневого воздействия;
• огнезащита мостов, путепроводов, тоннелей, эстакад;
• защита вагонов и контейнеров;
• защита оборудования, работающего в средах с повышенной температурой.
• защита фортификационных сооружений, бункеров, хранилищ.

Свойства и параметры

• группа горючести: Г1 (трудногорючие);
• температура эксплуатации: от –60 °C до +80 °C (полимерные), до +120°C (битумные);
• повышенная огнестойкость – карбонатные наполнители (доломит) при нагреве выделяют CO₂, который замедляет горение; интеркалированный графит создает теплоизолирующий барьер.

Ожидаемый экономический эффект

• ресурсосбережение – вовлечение в переработку отечественного доломитового сырья и вторичных полимерных материалов;
• снижение себестоимости – доломит значительно дешевле импортных наполнителей (тальк, барит, микрокальцит);
• импортозамещение – сокращение ввоза дорогостоящих огнезащитных материалов из-за рубежа;
• повышение пожарной безопасности – создание современных покрытий, отвечающих мировым стандартам;
• экологическую безопасность – использование экологически чистых связующих и наполнителей, снижение токсичных отходов;
• устойчивое экономическое развитие - рост высокотехнологичных производств, увеличение экспортных поступлений.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь:
  • предприятия строительной отрасли, проектные и монтажные организации;
  • заводы железобетонных конструкций, металлоконструкций;
  • энергетические объекты (Белэнерго, БелАЭС, ТЭЦ);
  • предприятия нефтехимии (НПЗ, газопроводы);
  • частные застройщики и компании по огнезащите.
• Российская Федерация: объекты энергетики, строящиеся и реконструируемые в рамках государственных программ.

ОКСИД МАГНИЯ (MgO)

Описание

Оксид магния (MgO) – стратегически важное неорганическое соединение, широко востребованное в высокотехнологичных и традиционных отраслях промышленности. Основным сырьем для его производства служат природные минералы: магнезит (MgCO₃), бишофит (MgCl₂·6H₂O) и карналлит (MgCl₂–KCl–6H₂O). В Республике Беларусь значительные ресурсы карналлитовых солей сосредоточены в Старобинском месторождении (Любанский участок), прогнозные запасы которого превышают 1,8 млрд т, что создает прочную базу для развития собственного производства магнийсодержащей продукции. Кроме того, перспективным источником является доломитовое сырье месторождения «Руба» (карьер Гралево), которое после соответствующей химической переработки позволяет получать как тяжелые, так и легкие формы оксида магния.

Способы производства

Применяются два основных технологических подхода:

• «Сухой» способ– высокотемпературная декарбонизация магнезита (или доломита) в печах. Реакция идет по уравнению MgCO₃ → MgO + CO₂. В зависимости от температуры обжига получают три вида продукта: мертвообожженную магнезию (DBM), каустическую магнезию (CCM) и плавленую магнезию (периклаз, FM). Содержание MgO в товарной магнезии варьируется от 55 до 98 мас.%.
• «Мокрый» способ– основан на осаждении гидроксида или карбоната магния из растворов хлорида магния (бишофита или карналлита) с использованием щелочи (NaOH) или соды (Na₂CO₃), с последующей дегидратацией и обжигом. Этот метод позволяет получать высокочистый MgO (до 99%) и применяется главным образом для выпуска каустической магнезии различных марок.

Для переработки доломита разработаны специальные методы:

• Аммиачный способ – включает обжиг доломита, гашение, обработку хлоридом аммония с отделением Mg(OH)₂ и его прокалку.
• Известковый способ – осаждение Mg(OH)₂ из растворов MgCl₂ суспензией гидроксидов кальция и магния; недостаток – загрязнение оксидом кальция.
• Бикарбонатный способ – карбонизация суспензии гидроксидов под давлением CO₂ с переводом магния в растворимый бикарбонат Mg(HCO₃)₂, его очисткой и последующим осаждением (термическим или химическим) с получением чистых карбоната и гидроксида магния, которые прокаливают до MgO.

Каждый из способов имеет свои технологические параметры (температура, давление, pH) и позволяет получать продукт с заданными свойствами.

Область применения

• производство огнеупорных материалов для стекольной, цементной и металлургической промышленности;
• использование в качестве наполнителя и вулканизующего компонента резиновых смесей;
• производство трансформаторных сталей и специальных сплавов;
• нефтегазовая отрасль – добавка в буровые растворы;
• пищевая промышленность – эмульгатор E530;
• производство химических реактивов, лекарственных средств (антацидов), косметики.
• гальваника – формирование защитных покрытий.
• атомная энергетика, электронная промышленность, кожевенная промышленность (дубление кожи), охрана окружающей среды (очистка воды и выбросов).

Свойства и параметры

Товарный оксид магния выпускается в трех основных модификациях:

• Мертвообожженная магнезия (DBM): высокая плотность, низкая реакционная способность, используется в огнеупорах;
• Каустическая магнезия (CCM): активная, хорошо связывает воду, применяется в вяжущих и резине;
• Плавленая магнезия (периклаз) (FM): высокочистая, кристаллическая, для спецкерамики и электроизоляции.

Химический состав зависит от сырья и метода получения:

• Массовая доля MgO – от 55% (для DBM из доломита) до 99% (для высокочистой FM, полученной мокрым способом).
• Основные примеси: SiO₂, CaO, Fe₂O₃, Al₂O₃; NaCl, MgCl₂ (сухой способ); в каустической магнезии могут присутствовать остаточные карбонаты (MgCO₃, CaCO₃)(мокрый способ).

Массовая доля оксида магния MgO в продуктах, предназначенных для большинства областей применения, должна составлять не менее 92 %, при этом допустимые уровни примесей строго регламентируются отраслевыми стандартами и потребностями заказчика.

Ожидаемый эффект

• импортозамещение – сокращение импорта магнезии;
• снижение себестоимости продукции за счет использования местных ресурсов;
• создание новых высокотехнологичных производств с глубокой переработкой сырья, что повысит добавленную стоимость и создаст дополнительные рабочие места.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: ОАО «Беларуськалий» (для буровых растворов), предприятия черной и цветной металлургии (ОАО «Белорусский металлургический завод»), огнеупорные цеха стекольных и цементных заводов, резинотехнические производства (ОАО «Белшина»), а также фармацевтические и пищевые компании. Оценочный спрос оценивается в несколько десятков тысяч тонн в год с тенденцией роста;
• Российская Федерация – крупнейший внешний рынок. Востребованы все виды магнезии для металлургических комбинатов, предприятий цементной и стекольной отрасли, а также для производства строительных смесей. Белорусский оксид магния может быть конкурентоспособен по цене и качеству благодаря транспортно-логистической близости и отсутствию импортных пошлин в рамках ЕАЭС;
• страны ЕАЭС (Казахстан, Армения, Кыргызстан) – перспективные направления для поставок каустической магнезии для нефтегазового сектора (буровые растворы) и для производства огнеупорных изделий.
• дальнее зарубежье – страны Ближнего Востока, Индия, Вьетнам. Особый интерес представляют высокочистые марки MgO для фармацевтики, электроники и производства техкерамики. Выход на эти рынки потребует повышения чистоты продукта, однако потенциальная маржинальность таких поставок значительно выше.

Таким образом, организация промышленного выпуска оксида магния из белорусского сырья является инвестиционно привлекательным проектом, обеспечивающим как внутренние нужды, так и широкий экспортный потенциал.

СОРБЕНТ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД И ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ

Описание

Природный доломит является перспективным сорбентом для очистки жидких и газовых сред. На основе доломитового сырья разрабатываются сорбционные и каталитически активные материалы, получаемые путем термической активации, кислотного и бескислотного фосфатирования, а также формирования на поверхности термомодифицированного доломита, выступающего в качестве носителя, каталитически активных покрытий на основе оксидов марганца и меди (Mn(III, IV) и Cu(II)). Материалы выпускаются в виде доломитовой муки и гранулированных фильтрующих загрузок. Разработка ориентирована на использование использование отечественного сырья, что обеспечивает низкую себестоимость и экологическую безопасность.

Область применения

• очистка сточных вод гальванических производств от ионов тяжелых металлов (меди, никеля, цинка);
• очистка нефтезагрязненных сточных вод: ливневых стоков населенных пунктов, стоков химических предприятий, нефтезагрязненного водоэмульсионного слоя нефтешламонакопителей, фильтрата полигонов твердых бытовых и промышленных отходов;
• сорбционная и каталитическая очистка природных и сточных вод от ионов тяжелых металлов, железа, марганца, радионуклидов кобальта и стронция;
• очистка генераторного газа (газоочистка) с использованием доломита в качестве активного компонента слоевых фильтров;
• очистка биогаза от сероводорода и диоксида углерода;
• нейтрализация кислых газов (CO₂, SO₂, NOₓ) и кислых сточных вод;
• мокрая десульфуризация дымовых газов

Свойства и параметры

• высокая сорбционная и каталитическая активность в сочетании с низкой стоимостью материалов;
• устойчивость к воздействию минеральных кислот и органических растворителей, повышенная термостабильность и механическая прочность;
• экологическая безопасность – использование природного минерального сырья без токсичных компонентов;
• возможность комплексной очистки от нескольких видов загрязнителей одновременно (тяжелые металлы, нефтепродукты, сероводород, кислые газы);
• универсальность – пригодность для очистки как жидких, так и газовых сред.

Ожидаемый экономический эффект

• использование местного природного доломитового сырья вместо импортных сорбентов и реагентов, снижение материальных затрат;
• снижение капитальных и эксплуатационных затрат на водоочистку и газоочистку благодаря высокой эффективности и простоте технологических схем;
• импортозамещение дорогостоящих импортных адсорбентов и катализаторов.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь (предприятия химической, машиностроительной, металлургической отраслей, коммунального хозяйства, очистные сооружения);
• рынок ЕАЭС (эффективная и экономичная альтернатива импортным сорбентам для водоочистки и газоочистки).

ДЕКОРАТИВНЫЙ КАМЕНЬ (отделочный материал)

Описание

Декоративный камень из природного доломита – экологически чистого минерала, отличается простотой обработки и способностью принимать любую форму. Материал может выпускаться в виде плит, плитки и штучных изделий с различной фактурой поверхности (полированной, шероховатой – бучардированной, или с эффектом мрамора). Благодаря фильтрационным свойствам доломитовые плиты способствуют улучшению микроклимата в помещениях. Камень легко комбинируется с любыми отделочными материалами, что делает его универсальным решением для интерьеров и экстерьеров.

Область применения

• наружная облицовка фасадов;
• внутренняя отделка помещений;
• мощение дорожек, площадок (бучардированные плиты);
• декорирование арок, каминов, бассейнов, элементов ландшафтного дизайна;
• использование в качестве отделочного материала для жилых и коммерческих объектов.

Свойства и параметры

• пластичность – позволяет изготавливать изделия сложных форм;
• высокая прочность на сжатие и изгиб, устойчивость к механическим нагрузкам;
• морозоустойчивость (выдерживает многократные циклы замораживания-оттаивания);
• низкая теплопроводность – обеспечивает дополнительную теплоизоляцию;
• экологичность (природный состав без вредных примесей);
• высокий уровень эстетичности – возможность получения различных фактур и оттенков, имитация мрамора;
• фильтрационные свойства – паропроницаемость, регулирование влажности в помещении;
• пригодность для внешних и внутренних работ.

Ожидаемый экономический эффект

• вовлечение в оборот собственного сырья (доломит Витебской области);
• уменьшение расходов на транспортировку и импорт аналогичных материалов;
• долговечность покрытия, сокращение эксплуатационных расходов на ремонт и замену.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь (строительные компании, дизайн-студии, предприятия по производству стройматериалов);
• рынок ЕАЭС – как экологичная и эстетичная альтернатива импортным облицовочным камням, мрамору и граниту.

ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА из доломитового сырья

Описание

Углекислый газ (CO₂) является важнейшим промышленным продуктом, широко применяемым в различных отраслях экономики — от пищевой промышленности до металлургии, химической промышленности и сельского хозяйства. Традиционно основным способом получения CO₂ является сжигание природного газа в специальных горелках с минимальным коэффициентом избытка воздуха, установленных на газогенераторных установках. При этом образуется дымовой газ, состоящий из диоксида углерода, азота и паров воды. Дымовой газ охлаждают, промывают и направляют в абсорбер, где раствор моноэтаноламина (МЭА) селективно улавливает CO₂. Насыщенный раствор нагревают в десорбере — выделяется чистый CO₂. Газ охлаждают, очищают от примесей и МЭА, сжимают компрессором, осушают в адсорберах, затем конденсируют под давлением в жидкий CO₂ и накапливают в емкости.

В Республике Беларусь существует альтернативный и более экологичный источник получения CO₂ – термическое разложение доломитового сырья при производстве доломитовой извести и оксида магния. Традиционно выделяющийся при декарбонизации доломита углекислый газ удаляется в атмосферу вместе с дымовыми газами, что наносит существенный экологический ущерб и приводит к потере ценного сырьевого ресурса.

На основании результатов исследований, проведенных в Государственном предприятии «Институт НИИСМ», установлено, что при термическом разложении доломита происходит процесс декарбонизации с выделением большого количества углекислого газа. Массовый выход CO₂ при термическом разложении доломита составляет порядка 40 %, что подтверждено результатами химического анализа.

Таким образом, при термическом разложении 1 тонны доломита, в процессе получения извести выделяется порядка 0,4 тонны CO₂. При этом следует учитывать, что при сжигании природного газа, служащего основным источником тепловой энергии на промышленных предприятиях, также выделяется большое количество CO₂, который традиционно выбрасывается в атмосферу.

Совмещение технологических процессов получения CO₂ из доломитового сырья с термическим разложением карбонатов кальция и магния позволяет не только утилизировать углекислый газ, но и значительно повысить экологическую безопасность производства, снизить выбросы парниковых газов и получить дополнительный товарный продукт с высокой добавленной стоимостью.

Область применения

• пищевая промышленность: производство газированных напитков, сухого льда, консервирование пищевых продуктов (создание защитной атмосферы), производство хлебобулочных и кондитерских изделий (разрыхлитель), упаковка пищевых продуктов в модифицированной атмосфере (МАР-упаковка);
• металлургическая промышленность: защитная атмосфера при сварке металлов (аргонно-углекислотная смесь), раскисление и переработка металлов;
• химическая промышленность: производство карбамида (мочевины), аммиака, метанола, производство поликарбонатов, полиуретанов, органических карбонатов, синтез салициловой кислоты, ацетилсалициловой кислоты (аспирина);
• строительная индустрия: производство газобетонов (вспенивание и структурирование смеси), производство цементов и строительных смесей с улучшенными свойствами, создание карбонизационных технологий отверждения строительных материалов.
• пожаротушение: производство углекислотных огнетушителей, стационарные системы пожаротушения на промышленных объектах;

Свойства и параметры

• выход CO₂ при термическом разложении доломита – ~40 % от массы исходного сырья;
• содержание CO₂ в доломитовой породе (по РФА): 38,30 %;
• содержание CO₂ в доломитовой породе (химический анализ): 45,67 %;
• содержание СаО в доломите: 25,77–28,96 %;
• содержание MgO в доломите: 19,74–20,57 %;
• температура термического разложения доломита: 700–800°C (декарбонизация);
• давление конденсации CO₂: 1,8–2,0 МПа;
• температура абсорбции CO₂ раствором МЭА: 38–40 °C;
• чистота получаемого СО₂ (пищевая): 99,9 % и выше;
• чистота получаемого СО₂ (техническая): 95–99 %.

Использование доломитового сырья для получения CO₂ позволяет одновременно решать две задачи: производство доломитовой извести (СаО, MgO) и утилизация выделяющегося углекислого газа с получением товарного продукта. Такой подход обеспечивает комплексную безотходную переработку сырья, что соответствует принципам циркулярной экономики и устойчивого развития.

Ожидаемый экономический эффект

• при переработке 1 тонны доломита выделяется до 0,4 тонны CO₂. При годовом объеме переработки доломита в объеме 1 млн тонн, объем уловленного CO₂ может достигать 400 тыс. тонн в год;
• снижение затрат на природный газ – традиционное производство CO₂ требует значительных затрат на сжигание природного газа. Использование отходящих газов термического разложения доломита позволяет существенно сократить эти затраты (не менее чем на 30–40 % по сравнению с традиционной технологией).
• сокращение экологических платежей;
• создание рабочих мест – организация нового производства обеспечит занятость в регионах добычи и переработки доломита (Витебская область);
• экспортный потенциал – Республика Беларусь может экспортировать как непосредственно жидкий и газообразный CO₂, так и продукцию, произведенную с его использованием (сухой лед, огнетушители, газовые смеси).

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь:
  • предприятия пищевой промышленности (производство напитков, пива, консервов, хлебопродуктов);
  • металлургические предприятия (БМЗ — Белорусский металлургический завод, машиностроительные заводы);
  • химические предприятия (ОАО «Гродно Азот», ОАО«Могилевхимволокно»);
  • тепличные хозяйства и агропромышленные комплексы;
  • производители огнетушителей и систем пожаротушения;
  • предприятия строительной индустрии (производство газобетона).
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС:
  • предприятия пищевой промышленности;
  • металлургические и машиностроительные заводы (в качестве сварочной и защитной атмосферы);
  • химические комбинаты и предприятия нефтехимической отрасли;
  • тепличные хозяйства и агропромышленные комплексы в регионах с развитым сельским хозяйством;
  • предприятия по производству газобетона и стройматериалов.

Использование меловых пород при производстве стекла

Описание

Мел (карбонат кальция, CaCO₃) является одним из основных сырьевых компонентов в производстве стекла, выполняя функцию источника оксида кальция (CaO) – стабилизатора, повышающего химическую стойкость и механическую прочность стекла, а также снижающего вязкость расплава. В Республике Беларусь имеются значительные запасы меловых пород, однако в стекольной промышленности они используются недостаточно полно, и часть сырья импортируется.

Предложен состав шихты для изготовления стекла, включающий (мас. %): кварцевый песок – 71,0-72,55, мел – 3,0-10,0, доломит – 2,5–3,0, алюмосодержащие компоненты – 2,0-3,5, а также плав соды кальцинированной – 13,5-14,4. Отличительной особенностью является использование плава соды кальцинированной – отхода производства капролактама, который может замещать кальцинированную соду частично или полностью (в количестве 1,3-7,0 % плава и 7,5-12,2 % соды). Плав содержит оксиды кальция, железа, магния, кремния, что ускоряет процессы стекловарения и позволяет снизить удельный расход топлива. Кроме того, цена плава значительно ниже, что снижает себестоимость шихты, а его использование решает экологическую задачу утилизации промышленных отходов.

Для стекол архитектурно-художественного назначения разработан состав авантюринового стекла, где мел также является компонентом: глауконитсодержащая порода – 50,8-54,6 %, мел – 27,4-27,9 %, сода кальцинированная – 9,2-9,8 %, глинозем технический – 1,6-1,7 %, оксид хрома – 2,4-5,5 %, оксид меди – 0,2-0,9 %, сульфат натрия – 3,9-4,1 %. Использование глауконитсодержащих вскрышных пород (попутное полезное ископаемое месторождения базальтов и туфов «Новодворское», Брестская область, Пинский район) расширяет сырьевую базу и способствует рациональному использованию минеральных ресурсов.

Таким образом, использование мела в составе стекольных шихт позволяет эффективно заменять импортные компоненты, снижать энергозатраты и утилизировать техногенные отходы, создавая конкурентоспособные стекольные материалы.

Область применения

• стекольная промышленность – производство листового стекла, стекольной тары (бутылки, банки), стекловолокна, стеклоблоков;
• строительная индустрия – архитектурно-художественное стекло для фасадов, витражей, интерьерных решений, декоративных панелей;
• производство стеклоизделий – посуда, светотехническая арматура, лабораторная посуда;
• декоративно-прикладное искусство – изготовление авантюринового стекла (с блестящими включениями) для украшений, сувениров, мозаики;
• техническая керамика и эмали – в качестве компонента для глазурей и покрытий.

Использование плава соды в шихте особенно актуально для заводов, расположенных вблизи химических производств капролактама (ОАО «Гродно Азот»), что сокращает транспортные расходы.

Свойства и параметры

• содержание мела в шихте – для обычного стекла 3–10 мас. %, для авантюринового – до 27,9 %, что существенно экономит более дорогие компоненты (соду, песок);
• химический состав стекла – мел (CaCO₃) вносит CaO, который повышает гидролитическую стойкость, уменьшает склонность к кристаллизации и увеличивает твердость;
• температура варки – благодаря присутствию оксидов железа и магния в плаве соды, происходит интенсификация процесса стекловарения, что ускоряет варку стекла и снижает удельный расход топлива;
• качество стекла – использование плава не ухудшает оптические и механические свойства; при корректировке состава удается получить стекло, соответствующее требованиям ГОСТ на листовое и тарное стекло;
• декоративные свойства – авантюриновое стекло с добавлением оксидов хрома, меди и сульфата натрия приобретает характерный блеск и переливы, что востребовано в дизайне;
• экологическая безопасность – содержание тяжелых металлов в плаве не превышает допустимых норм, а утилизация отходов капролактама снижает нагрузку на полигоны.

Ожидаемый эффект

• снижение себестоимости шихты – оптовая цена плава соды кальцинированной значительно ниже кальцинированной соды, а также снижается расход топлива за счет ускорения варки. Это дает экономию  на материальных затратах;
• утилизация отходов – плав соды (отход капролактама) и вскрышные породы (глауконит) вместо складирования вовлекаются в производство, снижая экологические платежи и освобождая площади;
• расширение ассортимента – возможность выпуска авантюриновых и декоративных стекол повышает маржинальность продукции (добавленная стоимость до 50-70 %).

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: ОАО «Гомельстекло», ОАО «Стеклозавод Неман» и другие производители стекольной отрасли;
• Российская Федерация – возможны поставки авантюринового стекла в качестве декоративного материала для строительных и дизайнерских работ.

Развитие производства стекла с использованием меловых пород и вторичных ресурсов является стратегическим направлением для повышения эффективности стекольной отрасли Беларуси, снижения импортозависимости и укрепления экспортного потенциала. Для промышленной реализации необходимы доработка технологических регламентов и масштабирование опытных результатов на полноценные стекловаренные печи.

Компонент для огнеупорных и огнезащитных красок, клеев и мастик

Описание

Огнезащитные составы представляют собой специальные материалы (краски, мастики, обмазки, рулонные покрытия), предназначенные для пассивной противопожарной защиты строительных конструкций, металлических и деревянных поверхностей, кабельных линий, трубопроводов и других объектов. Они замедляют или предотвращают распространение пламени, снижают скорость прогрева конструкций, увеличивают время эвакуации людей и сохранность имущества при пожаре.

В Республике Беларусь имеется значительный потенциал для организации производства огнезащитных составов с использованием местных минеральных ресурсов – доломита, мела, каолина, бентонитовых глин, а также вторичного полимерного сырья и графита.

В рамках научно-исследовательских работ разработаны и запатентованы составы огнезащитных материалов, в которых в качестве наполнителей и модификаторов используются отечественные минеральные компоненты.

Основные разработанные составы:

1. Мастика кровельная и гидроизоляционная с доломитовым наполнителем:

• битумное или битумно-полимерное связующее – 63–64 %;
• наполнитель (минеральные компоненты – доломит, мел) — 30–32 %;
• термоэластопласт бутадиен-стирольный – 4–7 %.

Особенность: доломит выступает не только как наполнитель, но и как компонент, повышающий термостойкость и огнестойкость покрытия за счет выделения углекислого газа при термическом разложении карбонатов (CaCO₃ и MgCO₃), что способствует разбавлению горючей среды.

Способ получения: предварительное расплавление битумного связующего, подача минерального наполнителя при снижении температуры на 30-32 °C, перемешивание не менее 30 минут до однородного состояния.

2. Состав краски с термо- и огнезащитными свойствами:

• полимерное связующее (акриловые сополимеры, кремнийорганические смолы, полиуретаны) – 20-40 %;
• наполнитель (минеральные компоненты – доломит, мел) – 10-30 %;
• антипиреновая добавка – 10-20 %;
• модифицирующая добавка (керамические или стеклянные микросферы диаметром 20–150 мкм) – 10-30 %;
• порошок бентонита, интеркалированный ионами кобальта Co²⁺ или церия Ce³⁺ (или их смесь) – 3,0-7,0 %;
• органический растворитель – остальное.

Бентонит, модифицированный ионами переходных металлов, повышает термостойкость и способствует образованию защитного керамического слоя при высокотемпературном воздействии.

3. Полимерный рулонный кровельный и изоляционный материал с повышенной пожаростойкостью:

• этиленпропилендиеновый каучук (EPDM) – 45,0-50,0 %;
• полиизопреновый каучук – 2,0-3,0 %;
• стеариновая или олеиновая кислота – 0,2-0,3 %;
• масло-мягчитель (парафиновое масло) – 2,5-6,0 %;
• олигоэфиракрилат – 4,0-7,5 %;
• технический углерод – 18,0-25,0 %;
• интеркалированное соединение графита (окисленный графит) – 8,0-15,0 %;
• наполнитель (каолин, мел, тальк) – остальное.

Окисленный графит при нагреве вспучивается, образуя червеобразные структуры, которые создают теплозащитный экран. Такой материал не содержит токсичных компонентов, обладает высокой пожаростойкостью и рекомендован для объектов с повышенной пожарной опасностью (ТЭЦ, АЭС и т. п.).

Область применения

• огнезащита металлических конструкций в промышленных, торговых и административных зданиях;
• огнезащита деревянных конструкций (стропила, перекрытия, панели) в малоэтажном и жилищном строительстве;
• устройство кровель на объектах с повышенной пожароопасностью (ТЭЦ, АЭС, котельные, склады ГСМ);
• огнезащита кабельных трасс, трубопроводов, электрощитовых;
• защита резервуаров и технологического оборудования от огневого воздействия;
• огнезащита мостов, путепроводов, тоннелей, эстакад;
• защита вагонов и контейнеров;
• защита оборудования, работающего в средах с повышенной температурой;
• защита фортификационных сооружений, бункеров, хранилищ.

Свойства и параметры

• группа горючести: Г1 (трудногорючие);
• температура эксплуатации: от –60 °C до +80 °C (полимерные), до +120°C (битумные);
• повышенная огнестойкость – карбонатные наполнители (доломит) при нагреве выделяют CO₂, который замедляет горение; интеркалированный графит создает теплоизолирующий барьер.

Ожидаемый эффект

• ресурсосбережение – вовлечение в переработку отечественного доломитового сырья и вторичных полимерных материалов;
• снижение себестоимости – доломит значительно дешевле импортных наполнителей (тальк, барит, микрокальцит);
• импортозамещение – сокращение ввоза дорогостоящих огнезащитных материалов из-за рубежа;
• повышение пожарной безопасности – создание современных покрытий, отвечающих мировым стандартам;
• экологическая безопасность – использование экологически чистых связующих и наполнителей, снижение токсичных отходов;
• устойчивое экономическое развитие - рост высокотехнологичных производств, увеличение экспортных поступлений.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь:
  • предприятия строительной отрасли, проектные и монтажные организации;
  • заводы железобетонных конструкций, металлоконструкций;
  • энергетические объекты (Белэнерго, БелАЭС, ТЭЦ);
  • предприятия нефтехимии (НПЗ, газопроводы);
  • частные застройщики и компании по огнезащите.
• Российская Федерация: объекты энергетики, строящиеся и реконструируемые в рамках государственных программ.

Получение мастик строительного назначения, в том числе гидроизоляционных

Описание

Строительные мастики представляют собой пластичные или вязкотекучие композиции, предназначенные для устройства гидроизоляционных, кровельных, герметизирующих и приклеивающих покрытий. Как правило, их получают путем смешивания вяжущего компонента (битум, полимер, смола), тонкодисперсного наполнителя, растворителя или воды и целевых добавок. Наполнители вводят для повышения теплостойкости, прочности, твердости, уменьшения усадочных деформаций, улучшения эксплуатационно-технических свойств.

Мел в составах мастик выступает недорогим минеральным наполнителем, снижающим усадку и придающим мастикам определенную вязкость, а также способствующим снижению хрупкости покрытия. Он используется как инертный наполнитель для увеличения объема и экономии вяжущего, а также для улучшения адгезионных свойств.

В рамках научно-исследовательских работ, проведенных в Государственном предприятии «Институт НИИСМ» разработаны и запатентованы составы мастик различного назначения с использованием мела и каолина, а также созданы рецептуры на основе вторичного полимерного сырья.

Основные составы мастик:

1. Гидроизоляционная битумно-меловая мастика (горячая):

• битум строительный – 40-50 %;
• мел молотый – 40-50 %;
• пластификатор (машинное масло или кубовые остатки) – 5-10 %;
• волокнистый наполнитель (асбест, базальтовое волокно) – до 5 % (для предотвращения сползания с вертикальных поверхностей).

2. Мастика для приклейки рулонных материалов или паркета:

• вяжущее (битум или смола) – 35-45 %;
• растворитель (бензин-растворитель или нефрас) – 20-30 %;
• сухой мелкодисперсный мел – 25-35 %;
• олифа или синтетические смолы – 5-10 %.

3. Кровельная и гидроизоляционная мастика на акриловой дисперсии:

• акриловая дисперсия – 28-36 %;
• мел или микрокальцит – 15-22 %;
• сольвент – 30-35 %;
• модифицирующая добавка-инверсор – 10-12 %;
• спирт изопропиловый – 3,5-4,0 %;
• спирт бутиловый – 1,5-2,0 %;
• пеногаситель – 0,1-0,2 %;
• поверхностно-активное вещество (неонол) – 0,04–0,06 %.

Эта мастика отличается повышенной водостойкостью, эластичностью и адгезионной прочностью, а также позволяет выполнять гидроизоляционные работы при низких температурах и в сырую погоду.

4. Материал для защитных покрытий на основе вторичных полимеров.

Разработан состав основной композиции (на 100 мас. ч.), включающий:

• полиолефин (смесь полиолефинов, в т.ч. вторичный ПЭНП) – 10–60 мас. ч.;
• резиновую крошку (размер частиц до 1 мм) – 40–90 мас. ч.

Дополнительно могут вводиться до 60 мас. ч. дисперсных наполнителей (мел, каолин, аэросил, стеклобисер) и до 50 мас. ч. волокнистых наполнителей. Способ получения включает смешение компонентов при температуре (Тпл + 5)…(Тпл + 55) °C, формование рулонной заготовки по каландровой или экструзионной технологии, охлаждение, а при необходимости – тиснение или штамповку для получения рельефных и профилированных изделий. Материал может использоваться как гидроизоляционное и кровельное покрытие, в том числе с имитацией черепицы.

Ключевые требования к меловому наполнителю:

• массовая доля влаги – не более 1–2 % (влажный мел вызывает вспенивание при введении в горячий битум);
• тонкость помола – проход через сито с сеткой 008 не менее 85–90 %;
• химическая чистота – отсутствие активных водорастворимых примесей.

Технологический процесс получения мастик включает подготовку сырья (сушка и помол мела, подготовка битума или полимерной композиции), дозирование компонентов, смешивание при заданной температуре, введение добавок, гомогенизацию и фасовку.

Использование отечественного мела и вторичных полимерных отходов позволяет создать конкурентоспособные гидроизоляционные материалы с высокой добавленной стоимостью, снизить импортную зависимость и улучшить экологическую обстановку за счет утилизации отходов.

Область применения

• устройство и ремонт кровель всех типов;
• гидроизоляция фундаментов, подвалов, цокольных этажей, стен подземных сооружений;
• гидроизоляция санузлов, ванных комнат, бассейнов, душевых;
• герметизация стыков, швов, трещин, деформационных швов;
• устройство гидроизоляционных слоев мостов, путепроводов, тоннелей;
• герметизация деформационных швов дорожных покрытий;
• приклейка рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов (рубероид, техноэласт, стеклоизол);
• приклейка паркета, линолеума, плитки и других напольных покрытий;
• защита металлических конструкций от коррозии (антикоррозионные мастики);
• герметизация и ремонт трубопроводов, резервуаров, водоемов.

Свойства и параметры

• водостойкость: высокая (образует сплошную водонепроницаемую пленку);
• эластичность: сохраняется при изгибе и температурных деформациях основания;
• адгезионная прочность: высокая (к бетону, металлу, дереву, кирпичу);
• температура применения: от –15 °C до +40 °C (в зависимости от состава);
• теплостойкость: до 80–90 °C (для битумных), до 100–120 °C (для полимерных);
• тонкость помола мела: проход через сито 008 – не менее 85–90 %;
• влажность мела: не более 1–2 %;
• содержание мела в составе: 15–50 % (в зависимости от марки мастики);
• срок службы покрытия: 10–25 лет (в зависимости от условий эксплуатации);
• устойчивость к УФ-излучению: высокая (при введении стабилизаторов).

Ожидаемый эффект

• ресурсосбережение – вовлечение местного сырья (мела) и техногенных отходов (полиэтилен, резиновая крошка) в производство;
• снижение себестоимости продукции – мел является значительно более дешевым наполнителем;
• экономический рост – создание новых рабочих мест, увеличение добавленной стоимости, расширение экспортных возможностей.

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь:
  • предприятия строительной индустрии (заводы железобетонных изделий, домостроительные комбинаты);
  • организации ЖКХ и коммунальные службы (ремонт и обслуживание кровель, гидроизоляция подвалов);
  • частные застройщики и индивидуальные предприниматели;
  • предприятия, производящие рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы (в качестве связующего и приклеивающего слоя).
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС: строительный рынок.

Получение сухих строительных смесей (штукатурок) на основе мела

Описание

Сухие строительные смеси – это композиционные порошкообразные материалы, состоящие из минеральных вяжущих, заполнителей, функциональных добавок и модификаторов, предназначенные для приготовления строительных растворов путем смешивания с водой. Они обеспечивают широкую номенклатуру научно-обоснованных составов, стабильность качества, удобство транспортировки и хранения, а также позволяют повысить производительность труда строителей в 2–5 раз по сравнению с традиционными «мокрыми» технологиями.

Основными компонентами большинства сухих смесей являются портландцемент, гипс или известь (вяжущие) и кварцевый песок (заполнитель). В Республике Беларусь имеются значительные запасы мела, которые пока недостаточно вовлечены в производство высококачественных сухих строительных смесей.

Получение извести и сухого мела из влажных мелов во вращающихся печах. Способ позволяет одновременно получать известь (CaO) и сухой мел (CaCO₃), используя избыточное количество сырья – мел подают в печь в количестве, превышающем потребность для производства извести в 1,2–2,0 раза. Высушенный избыточный мел улавливают с рециркулирующими дымовыми газами и направляют на дальнейшее использование. Технология обеспечивает снижение расхода топлива до 20 % за счет интенсивного теплообмена в цепной зоне печи и не требует дополнительных капитальных затрат на сушку, что существенно удешевляет производство сухого мелового наполнителя.

На основе отсевов известнякового щебня (фракция 0–5 мм) разработаны составы сухих строительных смесей (штукатурок). Пример рецептуры: портландцемент – 18,7–19,65 %, природный кварцевый песок (Мк-1,82) – 37,0–43,0 %, отсев известнякового щебня – 37,0–44,0 %, комплексная добавка УП-4 (пластификатор/регулятор) – 0,1–0,15 %, а также отходы полипропиленовых волокон (фибра) – 0,2 %. Применение мелового заполнителя (известнякового отсева) позволяет снизить расход портландцемента, повысить адгезионные свойства и удобоукладываемость смесей, увеличить прочность на сжатие и растяжение, а также исключить коррозию фибры в процессе эксплуатации.

Разработан способ получения минеральной композиции на основе смешанной твердой фазы карбонатов кальция и магния. Данная минеральная композиция получается путем карбонизации водной суспензии гидроксидов кальция и магния углекислым газом. Такая композиция имеет объемную плотность 80–250 кг/м³ и может использоваться как теплоизолирующий наполнитель в легких штукатурных смесях.

Совокупность этих разработок позволяет создать линейку сухих строительных смесей различного назначения с использованием мелового сырья.

Область применения

• штукатурные работы – внутренняя и наружная отделка стен, потолков, фасадов;
• кладочные растворы – для кладки кирпича, блоков, камня, заполнения швов;
• реставрационные работы – использование известковых смесей для восстановления исторических зданий, где требуется паропроницаемость и аутентичность материалов;
• специальные смеси – огнеупорные, тампонажные, клеевые, теплоизоляционные (с легкими заполнителями);
• производство сухих смесей нестроительного назначения – для изготовления искусственного камня, формования изделий.

Свойства и параметры

Сухие строительные смеси с использованием мела/известняка обладают следующими характеристиками (на основе разработанных составов и требований ГОСТ):

• прочность на сжатие – для штукатурных смесей (марка М50–М100) – не менее 5–10 МПа, с добавлением фибры – повышается на 15–20 %;
• прочность на растяжение при изгибе – с полипропиленовой фиброй увеличивается до 30–40 %, что предотвращает растрескивание;
• адгезия к основанию – не менее 0,3–0,5 МПа (при использовании комплексной добавки УП-4);
• удобоукладываемость – подвижность конуса 6–8 см, сохраняется в течение 1–2 часов;
• водопоглощение – для штукатурных смесей – не более 8–10 %; теплоизоляционные композиции – до 20 %;
• морозостойкость – не менее 25–50 циклов (для наружных работ);
• плотность – обычные смеси 1600–1800 кг/м³; легкие (с карбонатной композицией) – 500–1000 кг/м³;
• коэффициент теплопроводности – для легких смесей с пористыми карбонатными наполнителями – 0,15–0,25 Вт/(м·К);
• время высыхания – в зависимости от толщины слоя и температуры – 1–5 суток до набора прочности.

Ожидаемый эффект

• снижение себестоимости – себестоимость сухой смеси может быть снижена на 15–25 % за счет дешевого мелового сырья (по сравнению с привозным песком или синтетическими наполнителями). При этом сухой мел, получаемый попутно с известью, имеет минимальную себестоимость;
• экономия цемента – благодаря активной поверхности меловых частиц и их химическому взаимодействию с цементом, возможно снижение содержания портландцемента на 10–15 % без потери прочности, что существенно удешевляет смесь;
• рост производительности труда – применение сухих смесей на стройплощадках сокращает трудозатраты в 2–5 раз, ускоряет отделочные работы и повышает их качество;
• сокращение энергозатрат – получение сухого мела по совмещенной технологии с известью не требует дополнительной сушки, что экономит топливо и электроэнергию до 20 % по сравнению с раздельным производством;
• создание новых рабочих мест – организация цехов по производству сухих смесей и переработке мела создаст дополнительные рабочие места в регионах добычи (Могилевская, Гомельская области).

Перспективные рынки сбыта

• внутренний рынок Республики Беларусь – основные потребители: строительные организации, частные застройщики, предприятия ЖКХ, реставрационные мастерские;
• Российская Федерация и другие страны ЕАЭС – белорусская продукция на основе мела может быть конкурентоспособной по цене и качеству.

Получение добавок для стабилизации глинистых грунтов в дорожном строительстве

Описание