Способы добычи и влияние их на качество песка. Виды и свойства глины Где добывается глина

Глина – один из самых известных и распространенных материалов, которые используются в строительстве. Она образуется в результате разрушения глинистых пород естественным путем или с помощью механических и биохимических влияний в ходе эволюции.

Из чего состоит глина

Эта горная порода довольно сложна и непостоянна, как по составу, так и по своим характеристикам. Чистая глина, которая не содержит примесей, состоит из маленьких частиц минералов размером не более 0,01 мм. Обычно они имеют пластинчатую форму.

Подобные «глинистые» материалы представляют собой сложные соединения из алюминия, кремния и воды. Они не только включают воду в свою структуру (такая вода называется химически связанной), но и удерживают ее в виде прослоек между частичками (такую воду называют физически связанной).

Если материал смочить, вода попадает в пространство между слоями материала, и в результате они легко сдвигаются по отношению друг к другу. Именно благодаря такой особенности глина обладает высокой пластичностью.

В глине есть примеси таких веществ, как карбонат кальция, кварц, сульфид железа, гидроксид железа, оксид магния, оксид кальция и т. д. В зависимости от химического состава, выделяют такие глинистые материалы, как каолиниты, галлуазиты, иллиты и монтмориллониты.

Исходя из предназначения сырья, его нормируют в зависимости от того, каков процент оксидов железа, кварцевого песка, различных примесей. Степень огнеупорности материала зависит от содержания в нем глинозема. Для выполнения огнеупорных изделий используют глину, в которой содержится хотя бы 28% глинозема.

Так выглядит образец глины под микроскопом:

Технические характеристики и свойства

Характеристики глины определяются химическим и минеральным составом и размером частичек.

Объемный и удельный вес огнеупорной молотой глины составляет 1300-1400 кг/м3, шамотной – 1800 кг/м3, сухой глины в порошке – 900 кг/м3. Плотность мокрой глины – 1600-1820 кг/м3, сухой – около 100 кг/м3. Теплопроводность сухого сырья составляет 0,1-0,3 Вт/(м*К), влажного – от 0,4 до 3,0 Вт/(м*К).

Основные свойства:

• попадая в воду, глина размокает, разделяется на отдельные частички и образует или пластичную массу, или взвесь;
• глиняное тесто очень пластично, в сыром виде оно может принять любую форму. Пластичные глины называют «жирными», поскольку на ощупь они кажутся жирным материалом. Глины с невысокой пластичностью называют «тощими». Кирпичи, изготовленные из такой глины, быстро рассыпаются и обладают плохой прочностью;
• после высыхания глина сохраняет свою форму, несколько уменьшаясь в объеме, а в результате обжига становится твердой, как камень. Именно благодаря такой способности она издавна является одним из наиболее популярных материалов для производства посуды. Также из глины изготавливают кирпичи, которые имеют высокую механическую прочность;
• обладает клейкостью и связующей способностью;
• насыщаясь определенным объемом воды, глина больше не пропускает воду, то есть обладает водоупорностью;
• глина обладает кроющей способностью. Поэтому в старину ее широко использовали для побелки печей и стен дома;
• глина обладает сорбционной способностью, то есть поглощает вещества, растворенные в жидкости. Это позволяет применять ее для очистки продуктов нефтепереработки и растительных жиров.

Свойства материала обеспечивают долгий срок службы, но только в том случае, когда за ними осуществляется определенный уход, а в процессе изготовления не были допущены ошибки.

Происхождение и добыча глины

Глина может иметь различное происхождение – осадочное или остаточное. Осадочные породы формируются при переносе продуктов выветривания на другое место. Они могут быть морскими или континентальными.

Морские глины образуются в береговых районах, дельтах рек, лагунах, на шельфах. Континентальные глины могут быть делювиальными, пролювиальными, озерными, речными или остаточными.

Остаточные породы формируются при выветривании горных пород в море или на суше. Примером континентальных остаточных глин является каолин (белая глина). Морские остаточные породы обычно являются отбеливающими.

Как происходит добыча

Большинство видов глины можно легко найти, поскольку она часто встречается в природе, залегает неглубоко и является дешевым с точки зрения добычи сырьем.

Но, в силу большого веса и высокой влажности, перевозить материал на большие расстояния невыгодно, поэтому производство обычно устраивают неподалеку от места разработки. Так, заводы по производству кирпича всегда строят прямо на месторождении.

Отдельные разновидности встречаются лишь в некоторых регионах. Поскольку спрос на них высок, а заводы часто находятся на расстоянии от месторождения, приходится прибегать к перевозкам сырья.

Залегает глина в виде линз или пластов, между которыми находятся прослойки песка. Обычно в месторождении около 3-6 слоев глины, иногда – до 20. Толщина слоя может составлять как 2-5, так и 20-30 м.

Ранее глину добывали преимущественно на берегах озер и рек. Сейчас ее добывают преимущественно в карьерах. Разработка ведется обычно открытым способом с помощью экскаваторов. Перед началом добычи выполняются подготовительные работы: геологическая разведка для определения типа залегания и оценки запасов сырья, очистка поверхности от растительности, удаление непригодных пород.

Глина обязательно проходит естественную обработку, в ходе которой происходит ее вымораживание и вылеживание. После этого с помощью специальной техники выполняют механическую обработку материала.

Как это происходит можно посмотреть на видео ниже:

Виды и разновидности глины

На Земле встречается глина самых разных видов, которые различаются по составу, характеристикам и даже цвету. Цвет материала зависит от химического состава. Глина может быть белой, желтой, красной, голубой, серой, коричневой, зеленой и даже черной.

Разновидности глины выделяют по различным признакам: пластичности, спекаемости, огнеупорности, чувствительности к сушке и т. д.

Существуют следующие ее виды:

• бентонитовая — используется преимущественно для очистки растительных жиров, продуктов нефтепереработки, в процессе бурения скважин, реже – в производстве литейных форм.;
• природная красная — содержит в себе много железа, большая эластичность позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.;
• обожженная — отличается повышенной прочностью;
• абразивная — применяется для чистики полировки металлов;
• строительная — подходит для фундаментов, отмосток и растворов;
• керамическая — используется для изготовления посуды и декоративных изделий;
• порошковая — удобна для приготовления различных растворов и смесей;
• тугоплавкая — подходит для производства шамотных кирпичей;
• монтмориллонитовая — используется как отбеливающий материал для очистки патоки, сиропов, пива, вин, фруктовых соков, растительных масел, нефтепродуктов, как добавка к мылам, повышающая их качество; также в производстве лекарственных пилюль и средств борьбы с вредителями сельского хозяйства;
• шамотная — ее часто используют для внешней отделки зданий. Смесь готовят, добавляя в порошок воду. Чтобы получить нужную консистенцию, ее настаивают на протяжении трех дней, периодически размешивая и т. д.

Образуется при химическом распаде вулканического пепла. Такая глина хорошо разбухает в воде и обладает высокой отбеливающей способностью по сравнению с другими разновидностями. Она может иметь различную окраску.

В видео подробно рассказано о видах глины и продемонстрированы их образцы:

Сколько стоит

Стоимость глины может существенно варьироваться в зависимости от ее разновидности и характеристик. Цена на нее составляет от 100 до 500 руб. за 1 куб. м. Продажа глины достаточно популярна. Это связано с минимальными затратами по добыче и довольно большим ее запасом в недрах земли.

Представляет собой глину, обожженную при высокой температуре (больше 340 градусов) и перемолотую в порошок.

Преимущества и недостатки

В наше время глина используется в строительстве преимущественно как вспомогательный материал или сырье для производства других материалов (кирпича, керамики). Материалы, изготовленные на основе глины, обладают массой достоинств, и сама глина может использоваться для строительства и отделки.

Основными преимуществами глины в качестве стройматериала можно считать:

• полную экологичность;
• устойчивость к действию высокой температуры;
• гипоаллергенность;
• поддержание уровня влажности на оптимальном уровне;
• свободное прохождение воздуха через стены;
• абсорбирование вредных веществ;
• безотходное производство.

Среди недостатков материала следует отметить существенную усадку, деформацию стен после высыхания, необходимость дополнительной гидроизоляции сооружения.

Добыча песка в карьере имеет много нюансов. Натуральный песок, добываемый в естественных условиях, представляет собой горную породу с рыхлой структурой. В состав смеси могут входить различные крупинки естественных минералов. Для строительства успешно применяются разные разновидности песка. В большинстве случаев используется речной или карьерный, но второй тип обладает большим спросом из-за низкой цены, а также хороших свойств. Чтобы приобрести необходимый качественный материал для строительства, потребуется изучить все основные характеристики и разновидности карьерного песка. А чтобы узнать, как открыть бизнес по добыче песка, потребуется ознакомиться с возможными тратами и списком нужных документов.

Главным свойством добываемого из карьеров песка является отсутствие различных примесей, а также его максимальная чистота.

Также имеется ряд неизменных характеристик:

1. Фракция может варьироваться в размерах от 1,5 до 5 мм.
2. В песке содержится малое количество пыли, глины, а также иных примесей. Этот показатель не превышает 0,03%. При превышении значения качество состава сильно ухудшается и материал становится непригодным для строительных нужд.
3. Плотность песка составляет 1,6 грамма на кубический сантиметр.

Это основные характеристики карьерного песка, на которые стоит обращать особое внимание при покупке. Даже незначительные изменения могут повлечь серьезные изменения в свойствах состава.

Карьерный песок разделяется на мелкую, крупную и среднюю фракцию. Этот параметр также следует уточнять при приобретении, поскольку диаметр песчинок очень важен при строительстве и смешивании цементного состава.

Оттенки материала также могут сильно отличаться друг от друга и иметь коричневый или янтарно-желтый цвет – в зависимости от добываемого карьера, а также расположение месторождения. Этот параметр необходимо учитывать исключительно в случае декоративной обработки песком какой-то поверхности. При строительстве показатель цвета не играет никакого значения.

Разновидности

Карьерный песок является уникальным материалом для строительных нужд, который также может успешно использоваться в промышленности и народном хозяйстве. Обустройство частной территории или постройка дорожного покрытия – материал имеет ключевое значение в этих процессах. И этим объясняется повышенный спрос на песок из карьера.

Поскольку места добычи могут находиться на значительном расстоянии друг от друга, то и состав получаемого материала разниться. По этой причине каждая разновидность песка имеет различную структуру, состав, а также зернистость. Чтобы узнать конечные свойства песка, необходимо также изучить способы его добычи:

1. Просеивание.
2. Промывание.
3. Открытый способ.

Всё это будет непосредственным образом влиять на разновидность получаемого материала.

По способу обработки, который применяется после получения материала, песок подразделяется на несколько разновидностей.

Намывной

Намывной песок добывают в карьерах и иных месторождениях при помощи гидромеханического оборудования. С помощью этой технологии песок получается максимально чистым, он не имеет различных примесей и других вредных для характеристик компонентов.

Применяемое оборудование позволяет во время добычи сразу же удалить все ненужные компоненты путем вымывания. Именно поэтому способ получил свое название – намывной. Такой вид песка является самым целесообразным для производства кирпичей и бетона, а также его часто применяют при строительстве различных типов помещений, железобетонных изделий, а также строительстве дорог.

Сеяный

Название метода говорит само за себя. Сеяный песок добывают с помощью технико-механического просеивания, в результате чего материал отделяют от больших камней и частиц. Этот метод считается довольно простым. Песок в результате применяют для изготовления штукатурки или цементных растворов, а также для заливки цемента.

Эту методику также часто применяют на территории частных участков, чтобы отделить большие частицы от основного песчаного материала.

Песчаный

Песчаный песок представляет собой неочищенную смесь, добываемую в карьерах. После добычи в песке остаются различные компоненты (примеси), которые не убираются в процессе. Цена за материал самая минимальная, но при этом сфера использования ограничена, а потому материал не столь распространен. Песок применяют, чтобы засыпать траншею и выравнивать рельеф на участке. Для более серьёзных строительных операций эта разновидность не подойдёт, поскольку дополнительные примеси сильно ухудшают характеристики.

Особенности процесса добычи

Самой большой популярностью пользуется открытый способ добычи, когда строительные компании применяют бульдозеры, экскаваторы и иную подобную технику. Этот метод наиболее дешёвый, но недостатком является то, песок пригодится не для всех разновидностей работ.

Карьерный песок, добываемый таким способом, добывают в верхних слоях почвы, а потому добытчики используют метод вскрытия верхнего слоя, а иногда даже взрывчатку. Последний нюанс делает бизнес по добыче строительного материала опасным.

Бывают случаи, когда карьер затоплен водой. Такая ситуация не должна останавливать добытчиков и для решения проблемы разработали специальное оборудование. В таком случае используется землесосное приспособление, которое представляет собой мощный насос, с помощью которого песок достается из глубин. Оборудование для устойчивости крепится якорями, а также мощными тросами. Также можно поставить его на борту специально оборудованного судна. Песок, который всасывается в устройство, называется пульпой – он проходит через пульповой канал, предназначающийся для отсеивания различных вредных частиц и примесей.

Важным моментом является то, что уже после этого процесса, вода возвращается в карьер, а потому ни о каком высушивании не может быть и речи. Такой способ добычи не приносит вред окружающей среде. Это описание гидромеханизированного способа.

Также бывают иные случаи, когда применяется более специфическое оборудование. Оно используется не регулярно. К примеру, строители могут использовать специальные сита для отсеивания больших камней и иных частиц. С помощью этого способа песок добывается гораздо больше время – в этом причина непопулярности. Также применяется обычная металлическая сетка, через которую песок просеивается руками рабочих.

Когда начинается разработка нового карьера, строительные компании подготавливают все расчёты и документально фиксируют их, а также согласовывают свою деятельность за государством. Без необходимых официальных бумаг невозможно получить разрешение на добычу песка.

Сферы применения

Поскольку карьерный песок обладает хорошим качеством и соответствует определенным ГОСТам, его часто используют в строительных сферах, декорировании и сельском хозяйстве. Особенно часто песок применяется для изготовления бетона и кирпичей, а также для строительства жилых домов и возведение дорог.

Намывной песок, имеющий крупную фракцию, большую популярность приобрёл в производстве хорошего типа бетона, а также при создании железобетонных конструкций.

Добывание песка в карьере востребовано, поскольку материалы часто используются для построения каменных кладок, тротуарных плиток и уличных бордюров.

Поскольку в некоторых разновидностях песка не имеются примеси, они обладают хорошей прочностью и прослужат долгие годы. По этой причине так важно перед покупкой изучить всю предоставляемую документацию и ГОСТы, иначе есть риск приобрести некачественный материал, который в быстрые сроки выйдет из строя.

В декоративных целях песок используется на дачных участках или частных постройках, а также его используют на детских площадках.

Бизнес-план по добыче песка

Поскольку добыча песка в карьере является востребованным делом, то начать свое дело именно с этой деятельности желают многие предприниматели. Но добыча песка в промышленных масштабах – задача непростая. Чтобы открыть такой бизнес, необходимо обладать специфическими знаниями, а также потратить немало денег. Желательно составить предварительно бизнес-план, чтобы посчитать все расходы и знать, как правильно вести разработку карьера для добычи песка.

Оформление деятельности по добыче песка

Чтобы начать свой бизнес, необходимо знать, как оформить карьер, а после зарегистрировать предприятие согласно законам Российской Федерации. Желательно использовать ООО на основании УСН.

После этого человек получает право на использование выбранного карьера, согласно лицензии. Срок действия лицензии будет составлять примерно 5 лет или чуть меньше, а после этого потребуется продлить разрешение.

Финансовый план

Чтобы открыть бизнес, необходимо учитывать что потребуются большие траты, включающие в себя:

1. Покупку экскаватора. Стоимость составит примерно 1.5 миллиона рублей.
2. Фронтальный погрузчик стоит примерно такую же сумму.
3. Машина-самосвал стоит 2.5 миллиона рублей. Грузоподъёмность должна составлять 18000 кг.
4. Вагончик для перевозки полученного материала – 500 000 рублей.
5. Рации для рабочих на сумму в 25000 рублей.
6. Один пожарный щит – 8000 рублей.
7. Баки, используемые для заливки топлива с объемом в 200 литров, – цена 28000 рублей.
8. Бак для заливки масла – 9000 рублей.
9. Один обогреватель, заправляемый соляркой. Стоимость – 4000 рублей.
10. Газовая плита – 7000 рублей.
11. Газовый баллон – 3000 рублей.
12. Бак, предназначенный для заливки питьевой воды – 5000 рублей.
13. Генератор, устанавливаемый на вагончик, заливаемый дизельным топливом, – 350 000 рублей.
14. Столы для рабочих – 4000 рублей.
15. Стулья для рабочих – 2000 рублей.
16. Холодильная камера – 5000 рублей.

Также потребуются дополнительные траты на жидкости для заправки оборудования. Для подсчета затрат и используют бизнес-план.

Из этого всего можно сделать вывод, что общая сумма затрат будет составлять примерно 10 миллионов рублей.

Глина - это мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении.

Происхождение глины.

Глина - вторичный продукт, образующийся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания. Основным источником глинистых пластов служат полевые шпаты, при разрушении которых под воздействием атмосферных агентов образуются силикаты группы глинистых минералов. Некоторые глины образуются в процессе местного накопления этих минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, скапливающиеся на дне озёр и морей.

В целом по происхождению и составу все глины подразделяются на:

- глины осадочные , образовавщиеся в результате переноса в другое место и отложения там глинистых и других продуктов коры выветривания. По происхождению осадочные глины делятся на морские глины, отложившиеся на дне моря, и континентальные глины, образовавшиеся на материке.

Среди морских глин различают:

• Прибрежно-морские - образуются в береговых зонах (зонах взмучивания) морей, незамкнутых заливах, дельтах рек. Характеризуются часто неотсортированностью материала. Быстро переходят в песчанистые и грубозернистые разновидности. Замещаются песчаными и карбонатными отложениями по простиранию Такие глины обычно переслаиваются с песчаниками, алевролитами, пластами угля и карбонатными породамм.
• Лагунные - образуются в морских лагунах, полузамкнутых с повышенной концентрацией солей или опресненных. В первом случае глины неоднородны по гранулометрическому составу, недостаточно отсортированы и ветречаются совместно с гипсом или солями. Глины опреснённых лагун обычно тонкодисперсные, тонкослоистые, содержат включения кальцита, сидерита, сульфидов железа и др. Среди этих глин встречаются огнеупорные разновидности.
• Шельфовые - образуются на глубине до 200 м. при отсутствии течений. Характеризуются однродным гранулометрическим составом, большой мощностью (до 100 м. и более). Распространены на большой площади.

Среди континентальных глин выделяют:

• Делювиальные - характеризуются смешанным гранулометрическим составом, резкой его изменчивостью и неправильной слоистостью (иногда отсутствует).
• Озёрные с однородным гранулометрическим составом и тонкодисперсные. В таких глинах присутствуют все глинистые минералы, но каолинит и гидрослюды, а также минералы водных окислов Fе и Аl преобладают в глинах пресных озёр, а минералы монтмориллонитовой группы и карбонаты - в глинах соляных озёр. К озёрным глинам принадлежит лучшие разновидности огнеупорных глин.
• Пролювиальные , образованные временными потоками. Характеризуются очень плохой сортировкой.
• Речные - развиты в речных террасах, особенно в пойме. Обычно плохо отсортированы. Быстро переходят в пески и галечники, чаще всего неслоистые.

Остаточные - глины, возникающие в результате выветривания различных горных пород на суше, и в море в результате изменения лав, их пеплов и туфов. Вниз по разрезу остаточные глины постепенно переходят в материнские породы. Гранулометрический состав остаточных глин изменчив - от тонкодисперсных разновидностей в верхней части залежи до неравномернозернистых - в нижней. Остаточные глины, образовавшиеся из кислых массивных пород, не пластичны или мало пластичны; более пластичны глины, возникшие при разрушении осадочных глинистых пород. К континентальным остаточным глинам относятся каолины и др. элювиальные глины. В Российской Федерации широко распространены, кроме современных, древние остаточные глины - на Урале, в Зап. и Вост. Сибири, (их много также на Украине), - имеющие большое практическое значение. В упомянутых районах на основных породах возникают глины преимущественно монтмориллонитовые, нонтронитовые и др., на средних и кислых - каолины и гидрослюдистые глины. Морские остаточные глины образуют группу глин отбеливающих, сложенных минералами монтмориллонитовой группы.

Глина есть повсюду. Не в смысле - в каждой квартире и тарелке борща, а в любой стране. И если алмазов, желтого металла или черного золота кое-где не хватает, то глины хватает везде. Что, в общем, неудивительно - глина, осадочная порода, это камень, потертый временем и внешним влиянием до состояния порошка. Последняя стадия эволюции камня. Камень-песок-глина. Впрочем, последняя? И песок может залежатса в камень - золотистый и мягкий песчаник, а глина стать кирпичом. Или человеком. У кого какая удача.

Глину окрашивает камень-создатель и соли железа, алюминия и тому подобных полезных ископаемых, оказавшихся рядом. В глине размножаются, живут и умирают разные организмы. Так и получается красная, желтая, голубая, зеленая, розовая и другие цветные глины.

Ранее глину добывали по берегам рек и озер. Или копали специально под нее яму. Затем глину оказалось возможным не копать самостоятельно, а купить у гончара, например. Во времена нашего детства обычную, красную глину, выкапывали сами, а благородную белую покупали в магазинах для художников или, особенно чистую, в аптеке. Теперь в найпоганенький лавке, торгующей косметикой, непременно есть глина. Правда, не совсем в чистом виде, а в смеси с различными моющими, увлажняющими и питательными средствами.

Наша земля глиной богата. Пробиты в суглинистом почве дороги и тропы в жару становятся источниками пыли, а в слякоть - сплошной грязью. Глинистый пыль покрывал путника с головы до ног и добавлял домашней работы хозяйкам, чей дом стоял у дороги. Удивительно, но вблизи дорог, одетых в асфальт, пыли меньше не стало. Правда, с рыжего он стал черным. Багульник, густо замешано на глине, не только мешает ходить пешеходу и ездить колесу, но и под настроение не против проглотить сапог или джип.

Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китайской Народной Республике (КНР)), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % оксида кремния (IV) (SiO 2), 39 % оксида алюминия (Al 2 О 3) и 14 % воды (Н 2 0). Al 2 O 3 и SiO 2 - составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов.

Диаметр частиц глин менее 0,005 мм; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как лёсс. Большинство глин - серого цвета, но встречаются глины белого, красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов. Окраска обусловлена примесями ионов - хромофоров, в основном железа в валентности 3 (красный, желтый цвет) или 2 (зеленый, синеватый).

Сухая глина хорошо поглощает воду, но намокнув, становится водонепроницаемой. После переминания и перемешивания она приобретает свойство принимать различные формы и сохранять их после высыхания. Такое свойство называется пластичностью. К тому же глина обладает связывающей способностью: с порошкообразными твердыми телами (песок) дает однородное "тесто", также обладающее пластичностью, но уже в меньшей степени. Очевидно, что чем больше в глине примеси песка или воды, тем ниже пластичность смеси.

По характеру глины делятся на "жирные" и "тощие".

Глины с высокой пластичностью называются "жирными", так как в замоченном состоянии дают осязательное ощущение жирного вещества. "Жирная" глина блестяща и скользка на ощупь (если такую глину взять на зубы, то она скользит), содержит мало примесей. Тесто", приготовленное из нее, нежное. Кирпич из такой глины при сушке и обжиге дает трещины, и во избежание этого к замесу прибавляют так называемые "отощающие" вещества: песок, "тощую" глину, жженый кирпич, гончарный бой, древесные опилки и проч.

Глины малопластичные или непластичные называются "тощими". На ощупь они шероховатые, с матовой поверхностью, и при трении пальцем легко крошатся, отделяя землистые пылинки. "Тощие" глины содержат много примеси (хрустят на зубах), при разрезании ножом не дают стружек. Кирпич из "тощей" глины непрочен и рассыпчат.

Важным свойством глины является ее отношение к обжигу и вообще к повышенной температуре: если замоченная глина на воздухе твердеет, высыхает и легко вытирается в порошок, не претерпев при этом никаких внутренних изменений, то при высокой температуре происходят химические процессы и состав вещества меняется.

При очень высокой температуре глина плавится. Температура оплавливания (начала плавления) характеризует огнеупорность глины, которая неодинакова для различных ее сортов. Редкие сорта глины требуют для обжига колоссального жара - до 2000°С, трудно получаемого даже в заводских условиях. В этом случае возникает необходимость снижения огнеупорности. Снизить температуру оплавливания можно за счет введения добавок следующих веществ (до 1% по массе): магнезии, окиси железа, извести. Такие добавки называются флюсами (плавнями).

Окраска глин разнообразна: светлосерая, голубоватая, желтая, белая, красноватая, бурая с различными оттенками.

Минералы, содержащиеся в глинах:

• Каолинит (Al2O3·2SiO2·2H2O)
• Андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2)
• Галлуазит (Al2O3·SiO2·H2O)
• Гидраргиллит (Al2O3·3H2O)
• Диаспор (Al2O3·H2O)
• Корунд (Al2O3)
• Монотермит (0,20·Al2O3·2SiO2·1,5H2O)
• Монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5H2O)
• Мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O)
• Наркит (Al2O3·SiO2·2H2O)
• Пирофиллит (Al2O3·4SiO2·H2O)

Минералы, загрязняющие глины и каолины:

• Кварц(SiO2)
• гипс (CaSO4·2H2O)
• доломит (MgO·CaO·CO2)
• Кальцит (CaO·CO2)
• Глауконит (K2O·Fe2O3·4SiO2·10H2O)
• Лимонит (Fe2O3·3H2O)
• Магнетит (FeO·Fe2O3)
• Марказит (FeS2)
• Пирит (FeS2)
• Рутил (TiO2)
• Серпентин (3MgO·2SiO2·2H2O)
• Сидерит (FeO·CO2)

Глина появилась на земле много тысяч лет назад. Ее «родителями» считаются известные в геологии породообразующие минералы - каолиниты, шпаты, некоторые разновидности слюды, известняки и мраморы. При опрделенных условиях даже некоторые виды песка трансформируются в глину. Все известные породы, имеющие геологические выходы на поверхности земли, подвержены влиянию стихий - дождя, вихревой бури, снегов и паводковых вод.

Перепады температур днем и ночью, нагревание породы солнечными лучами способствуют появлению микротрещин. В образовавшиеся трещинки попадает вода и, замерзая, разрывает поверхность камня, образуя на ней большое количество мельчайшей пыли. Природные циклоны дробят и растирают пыль в еще более мелкую пыль. Там, где циклон меняет свое направление или просто затихает, со временем образовываются огромные скопления частичек породы. Они спрессовываются, пропитываются водой, и в результате получается глина.

В зависимости от того, из какой породы образуется глина и каким образом идет ее образование, она приобретает различные цвета. Наиболее часто встречаются желтая, красная, белая, голубая, зеленая, темно-коричневая и черная глины. Все цвета, кроме черного, коричневого и красного, говорят о глубинном происхождении глины.

Цвета глины определяются присутствием в ней следующих солей:

• красная глина - калий, железо;
• зеленоватая глина - медь, двухвалентное железо;
• голубая глина - кобальт, кадмий;
• темно-коричневая и черная глина - углерод, железо;
• желтая глина - натрий, трехвалентное железо, сера и ее соли.

Различно окрашеные глины.

Также мы можем привести промышленную классификацию глин, которая основывается на оценке этих глин по совокупности ряда признаков. К примеру, это внешний вид изделия, цвет, интервал спекания (плавления), стойкость изделия к резкой смене температуры, а также прочность изделия к ударам. По данным признакам можно определить название глины и ее назначение:

• фарфоровая глина
• фаянсовая глина
• беложгущаяся глина
• кирпичная и черепичная глина
• трубочная глина
• клинкерная глина
• капсульная глина
• терракотовая глина

Практическое использование глины.

Глины широко применяются в промышленности (в производстве керамической плитки, огнеупоров, тонкой керамики, фарфоро-фаянсовых и сантехнческих предметов торговли), строительстве (производство кирпича, керамзита и др. стойматериалов), для бытовых нужд, в косметике и как материал для художественных работ (лепка). Производимый из керамзитовых глин путём отжига со вспучиванием керамзитовый гравий и песок широко используются при производстве строительных материалов (керамзитобетон, керамзитобетонные блоки, стеновые панели и др.) и как тепло- и звукоизоляционный материал. Это лёгкий пористый строительный материал, получаемый путём обжига легкоплавкой глины. Имеет форму овальных гранул. Производится также в виде песка - керамзитовый песок.

В зависимости от режима обработки глины получается керамзит различной насыпной плотности (объемного веса) - от 200 до 400 кг/ M3 и выше. Керамзит обладает высокими тепло- и шумо-изоляционными свойствами и используется преимущественно как пористый заполнитель для лёгких бетонов, не имеющий серьёзной альтернативы. Стены из керамзитобетона долговечны, имеют высокие санитарно-гигиенические характеристики, а сооружения из керамзитобетона, построенные более 50 лет назад, эксплуатируются и по сей день. Жилье, возводимое из сборного керамзитобетона, дёшево, качественно и доступно. Самым крупным производителем керамзита является Россия.

Глина является основой гончарного, кирпичного производства. В смеси с водой глина образует тестообразную пластичную массу, пригодную для дальнейшей обработки. В зависимости от места происхождения природное сырьё имеет существенные различия. Одно можно использовать в чистом виде, другое необходимо просеивать и смешивать, чтобы получить материал, пригодный для изготовления различных предметов торговли.

Природная красная глина.

В природе эта глина имеет зеленовато-коричневую окраску, которую придает ей оксид железа (Fe2O3), составляющий 5-8% от общей массы. При обжиге в зависимости от температуры или типа печи глина приобретает красную или белесую окраску. Она легко разминается и выдерживает нагрев не более 1050-1100 С. Большая эластичность этого вида сырья позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.

Белая глина.

Ее месторождения встречаются во всем мире. Во влажном состоянии она светло-серая, а после обжига приобретает белесый цвет или цвет слоновой кости. Белой глине свойственна эластичность и просвечиваемость из-за отсутствия в ее составе оксида железа.

Глина используется для изготовления посуды, кафеля и предметов сантехники или для поделок из глиняных пластин. Температура обжига: 1050-1150 °С. Перед глазурованием рекомендуется выдерживать работу в печи при температуре 900-1000 °С. (Обжиг неглазурованного фарфора называется бисквитным.)

Пористая керамическая масса.

Глина для керамики представляет собой белую массу с умеренным содержанием кальция и повышенной пористостью. Ее натуральный цвет - от чисто-белого до зеленовато-коричневого. Обжигается при низких температурах. Рекомендуется необожженная глина, так как для некоторых глазурей однократного обжига недостаточно.

Майолика - это вид сырья из легкоплавких пород глины с повышенным содержанием белого глинозема, обжигается при низкой температуре и покрывается глазурью с содержанием олова.

Название «майолика» происходит от острова Майорка, где ее впервые использовал скульптор Флорентино Лука де ла Роббиа (1400-1481). Позднее эта техника имела широкое распространение в Италии. Керамические предмета торговли из майолики называли также фаянсовыми, так как их изготовление началось в цехах по производству фаянсовой посуды.

Каменная керамическая масса.

Основу этого сырья составляют шамот, кварц, каолин и полевой шпат. Во влажном состоянии оно имеет черно-коричневый цвет, а после сырого обжига - цвет слоновой кости. При нанесении глазури каменная керамика превращается в прочное, водостойкое и несгораемое изделие. Она бывает очень тонкой, непрозрачной или в виде однородной, плотно спекшейся массы. Рекомендуемая температура обжига: 1100-1300 °С. При ее нарушении глина может рассыпаться. Материал используют в различных технологиях изготовления гончарных предметов торговли из пластинчатой глины и для моделирования. Отличают предмета торговли из красной глины и каменную керамику в зависимости от их технических свойств.

Глина для фарфоровых предметов торговли состоит из каолина, кварца и полевого шпата. Она не содержит оксида железа. Во влажном состоянии имеет светло-серый цвет, после обжига - белый. Рекомендуемая температура обжига: 1300-1400 °С. Этот вид сырья обладает эластичностью. Работа с ним на гончарном круге требует больших технических издержек, поэтому лучше использовать готовые формы. Это твердая, непористая глина (с низким во-допоглощением. - Ред.). После обжига фарфор становится прозрачным. Обжиг глазури проходит при температуре 900-1000 °С.

Различные предмета торговли из фарфора, сформованные и обожженные при температуре 1400 °С.

Крупнопористые крупнозернистые керамические материалы применяются для изготовления крупногабаритных предметов торговли в строительстве, архитектуре малых форм и т. п. Эти сорта выдерживают высокие температуры и термические колебания. Их пластичность зависит от содержания в породе кварца и алюминия (кремнезема и глинозема. - Ред.). В общей структуре много глинозема с высоким содержанием шамота. Температура плавления колеблется от 1440 до 1600 °С. Материал хорошо спекается и дает незначительную усадку, поэтому используется для создания больших объектов и крупноформатных настенных панно. При изготовлении художественных объектов не следует превышать температуру в1300°С.

Это глиняная масса с содержанием оксида или красочного пигмента, представляющая собой гомогенную смесь. Если, проникая глубоко в глину, часть краски останется во взвешенном состоянии, то может нарушиться ровный тон сырья. Как цветную, так и обыкновенную белую или пористую глину можно приобрести в специализированных магазинах.

Массы с цветным пигментом.

Пигменты - это неорганические соединения, которые окрашивают глину и глазурь. Пигменты можно разделить на две группы: оксиды и красящие вещества. Оксиды - основной материал естественного происхождения, который образуется среди пород земной коры, очищается и распыляется. Чаще всего используются: медный оксид, который в окислительной среде обжига принимает зеленый цвет; оксид кобальта, образующий голубые тона; оксид железа, дающий в смеси с глазурью голубые тона, а в смеси с глиной -ангобы земляных тонов. Оксид хрома придает глине оливково-зеленый цвет, оксид магния - коричневый и пурпурный, оксид никеля - серовато-зеленые тона. Все эти оксиды можно смешивать с глиной в пропорции 0,5-6%. Если превысить их процентное содержание, то оксид будет действовать как флюс, понижая температуру плавления глины. При окраске предметов торговли температура не должна превышать 1020 °С, иначе обжиг не даст результата. Вторая группа - красящие вещества. Их получают промышленным способом или путем механической обработки природных материалов, которые представляют полную гамму красок. Красящие вещества смешиваются с глиной в пропорции 5-20%, отчего зависит светлый или темный тон материала. Все специализированные магазины имеют в ассортименте пигменты и красящие вещества как для глины, так и для ангобов.

Приготовление керамической массы требует большого внимания. Ее можно составить двумя способами, которые дают совершенно разные результаты. Более логичный и надежный путь: вносить красящие вещества под давлением. Более простой и, разумеется, менее надежный метод: подмешивать красители в глину рукой. Второй способ применяется, если нет точных представлений об окончательных результатах окраски или же есть необходимость повторить какие-то определенные цвета.

Техническая керамика.

Техническая керамика - большая группа керамических предметов торговли и материалов, получаемых термической обработкой массы заданного химического состава из минерального сырья и других сырьевых материалов высокого качества, которые имеют необходимую прочность, электрические свойства (большое удельное объемное и поверхностное сопротивление, большую электрическую прочность, небольшой тангенс угла диэлектрических потерь).

Производство цемента.

Для изготовления цемента сначала добывают карбонат кальция и глину из карьеров. Карбонат кальция (приблизительно 75 % количества) измельчают и тщательно перемешивают с глиной (примерно 25 % смеси). Дозировка исходных материалов является чрезвычайно трудным процессом, так как содержание извести должно отвечать заданному количеству с точностью до 0,1 %.

Эти соотношения определяются в специальной литературе понятиями «известковый», «кремнистый» и «глиноземистый» модули. Поскольку химический состав исходных сырьевых материалов вследствие зависимости от геологического происхождения постоянно колеблется, легко понять, как сложно поддерживать постоянство модулей. На современных цементных заводах хорошо зарекомендовало себя управление с помощью ЭВМ в комбинации с автоматическими методами анализа.

Правильно составленный шлам, подготовленный в зависимости от избранной технологии (сухой или мокрый метод), вводится во вращающуюся печь (длиной до 200 м и диаметром до 2-7 м) и обжигается при температуре около 1450 °C - так называемой температуре спекания. При этой температуре материал начинает оплавляться (спекаться), он покидает печь в виде более или менее крупных комьев клинкера (называемого иногда и портландцементным клинкером). Происходит обжиг.

В результате этих реакций образуются клинкерные материалы. После выхода из вращающейся печи клинкер попадает в охладитель, где происходит его резкое охлаждение от 1300 до 130 °C. После охлаждения клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 6 %). Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм. Его лучше иллюстрировать понятием «удельная поверхность». Если просуммировать площадь поверхности зёрен в одном грамме цемента, то в зависимости от толщины помола цемента получатся значения от 2000 до 5000 см² (0,2-0,5 м²). Преобладающая часть цемента в специальных емкостях перевозится автомобильным или железнодорожным транспортом. Все перегрузки производятся пневматическим способом. Меньшая часть цементной продукции доставляется во влаго- и разрывостойких бумажных мешках. Хранится цемент на стройках преимущественно в жидком и сухом состояниях.

Вспомогательная информация.

Песок – мелкоосколочная фракция скальных горных пород. Она образуется в естественных условиях под действием долговременных природных факторов или получается искусственно. А добывать его помогает земснаряд.

Песок является важнейшим материалом, применяемым во многих отраслях промышленности.

Это составляющая цементных растворов и бетонов при производстве строительных материалов и возведении зданий и сооружений, необходимый компонент в дорожном строительстве.

Песок является основным сырьевым материалом в производстве стекла и керамики, входит в состав формовочных смесей в литейном производстве.

Песок залегает на дне водоемов, от океанов и морей до рек и ручьев; он составляет немалую часть и сухопутных недр планеты.

Промышленная добыча песка производится как предприятиями, специализирующимися на этой деятельности, так и крупными строительными компаниями для нужд производства. Попутная добыча гравия песка и глины производится многими горнорудными предприятиями.

Способы добычи песка

Песок является частью недр, поэтому для его добычи мало купить самосвал и экскаватор или земснаряд; необходима лицензия на право пользования недрами отдельно на каждый объект. В противном случае такая деятельность будет расценена как незаконная добыча песка.

Не требуется оформление лицензии только предприятиям, делающим это в границах горного либо геологического отвода земель. Владельцами приусадебных и садовых земельных участков добыча гравия песка и глины на своих участках разрешена; лицензия не требуется.

Добыча промытого песка экскаватором

Песок добывают несколькими способами, для этого используют:

Горнорудные предприятия, добывающие попутно с рудой и скальную пустую породу, зачастую занимаются производством щебня. Применяемые для этого установки (дробильно – сортировочные комплексы) выделяют в числе других и мелкую фракцию – песок.

Золотодобывающие предприятия и артели, разрабатывающие россыпные месторождения золотоносных песков, попутно реализуют ту часть песка, которая не содержит драгоценный металл.

Сухой карьерный способ

Разработка месторождения начинается с проведения вскрышных работ. Вырубаются деревья и кустарники, удаляется бульдозерами или фронтальными погрузчиками плодородный слой почвы (вскрыша) и пустая порода до песчаного слоя. Работа в карьере осуществляется по проекту, предусматривающему удобную и безопасную работу. Чередующиеся слои песка и пустой породы вынимаются экскаваторами и вывозятся раздельно.

Карьерный способ добычи песка

Для добычи песка в карьерах используют два способа выемки:

• верховая выемка, когда с верхней площадки экскаватор, оборудованный драглайном, зачерпывает материал снизу, поднимает наверх и грузит в транспортное средство;
• нижняя выемка; экскаватор или погрузчик располагается на нижней отметке карьера и грузит материал в спустившийся по кольцевой дороге транспорт.

Гидромеханический способ

Применяется при наличии вблизи месторождения водоема для забора и сброса воды. В таком случае, лицензия на право пользования недрами должна дополняться оформлением решения о праве использования водного объекта.

Вместо буровзрывных работ и экскаваторов применяется размыв горной массы струей воды высокого давления. Подача воды на размыв осуществляется высоконапорным насосом через шланг, присоединенный к монитору. Гидромонитор – установленное на станине сопло, к которому подведена вода. Оператор задает направление струи, за рукоятки поворачивая монитор.

Вода в смеси с песком (пульпа) самотеком или песковыми насосами перемещается в отстойники (гидроотвалы), где отстаивается. Вода возвращается в водоем, песок обезвоживается и сушится.

Такой способ выемки наиболее производителен. Песок в процессе добычи хорошо промывается от глинистых включений и имеет повышенную ценность.

Добыча речного песка

Пересохшие речные русла наиболее удобны для выемки песка. Необходимы погрузка и перевозка, а также финишные операции – промывка от ила и посторонних включений и обезвоживание. Необходимость лицензии для добычи песка сохраняется.

Добыча речного песка

В водоемах добыча песка осуществляют, применяя земснаряд – специальной конструкции судно. Есть несколько типов земснарядов для добычи песков различной твердости; добывание песка со дна водоемов осуществляется в основном землесосными и лишь для самых слежавшихся применяют черпаковые. Для накопления добытого песка используется трюм земснаряда либо баржа.

Землесосный земснаряд насосом засасывает песок со дна водоема износостойким насосом и загружает на баржу или в свой трюм. Черпаковый земснаряд выполняет черпаками эту же функцию при более твердых песках.

После наполнения материалом трюма или баржи судно перемещается к приречному складу и песок перегружается на складские отсеки или в транспортные средства. Для перегрузки из трюма земснаряда или с баржи используются портальные краны с грейферами либо транспортеры.

На берегу песок промывают от ила и ракушек, затем сушат до нормативной влажности.

Искусственный песок

Песок – осадочная горная порода, а также искусственный материал, состоящий из зёрен горных пород

Природный песок – ресурс в принципе конечный, хотя хватит его на планете надолго. Однако есть возможность заменять природный песок искусственным.

Речь идет о самых массовых по количеству отходах промышленности – отходах мокрого обогащения (хвосты) и шлаках металлургического производства.

Хвосты обогащения руд, соскладированные в огромном количестве, для применения взамен песка не требуют никакой обработки; нужны только те же операции, что с песками в сухих руслах рек. Обводненные хранилища может обрабатывать земснаряд.

Касательно шлаков – необходимо расширять и совершенствовать процессы их обработки при выпуске из металлургических агрегатов. Водная и воздушная их грануляция в расплавленном виде позволит получать частицы с крупностью и твердостью, не отличающимися от свойств природного песка.

Видео: Добыча песка погружным насосом

В современном мире строительство зданий, от маленьких частных домиков до колоссальных небоскребов, давно уже поставлено на поток. Технологии позволяют строить дома быстро и качественно, обеспечивая личным жильем, рабочим местом или просто зданием для развлечений все человечество. Но, как бы далеко не зашел нынешний прогресс, одним из основных компонентов для строительства все еще остается самый обычный песок.

Да, нельзя сказать, что это редкий материал. Его можно встретить, просто гуляя по улице. Можно увидеть на детских площадках. Естественно, его достаточно на пляжах. Но откуда же песок берется изначально? Как и где происходит его добыча? Рассмотрим в нашей статье ответы на данные вопросы.

Что такое песок

Песок – это рыхлая осадочная горная порода, являющаяся самым популярным строительным материалом, который не принадлежит к рудным. Размер одной песчинки варьируется от 0,16 до 5 мм. Данный материал образовывается при разрушении горных пород. Чаще всего, песок практически полностью состоит из вещества под названием диоксид силиция (химическая формула – SiO 2). Его еще называют кремнеземом. Бывают белые, желтые и даже черные пески. Последние, кстати, могут отличаться радиоактивностью, так что для промышленных и бытовых нужд их использование опасно.

Различия по месту добычи

В плане локаций добычи песка в крупных масштабах существует два основных вида – речной и карьерный. Карьерный песок добывается в карьерах, и пусть добыча производится в действительно крупных объемах, но особым изначальным качеством такое сырье похвастаться не может.

Другое дело – речной песок. Исходя из названия, добывают его в речках, доставая со дна. Качество этого песка заметно отличается – отсутствуют крупные вкрапления лишних элементов и примеси глин.

Способы добычи песка

В подавляющем большинстве случаев добыча песка происходит одним из двух способов. В случае карьерного песка задействуют открытый способ. Кстати, он является более дешевым, чем второй и требует не так много техники.

Перед началом добычи песка открытым способом на месте добычи производятся вскрышные работы. Проще говоря, верхний слой земли попросту снимается, дабы минимизировать лишние примеси в составе добываемого сырья. Работы проводятся, благодаря скреперу и бульдозеру. Затем, оформив траншеи и проложив пути для техники, начинается процесс добычи. Так или иначе, но получаемое сырье нельзя назвать высококачественным, потому полученный песок также подлежит очистке от различных примесей разными способами.

Второй способ – гидромеханический. Его задействуют во время добычи песка из русел рек. Для осуществления данного метода необходим понтон или специально оборудованное судно. Они необходимы, чтобы якоря и тросы с оборудованием для добычи были надежно зафиксированы на поверхности реки. Алгоритм таков: вниз, в воду, опускается мощный насос вместе с разрыхливающим устройством. Устройство «взбивает» обрабатываемую поверхность, а насос, в свою очередь, всасывает пульпу (комбинация песка с водой) в гидроотвалы. Там уже происходит фильтрация песка от лишних примесей, а вода – стекает обратно в речку.

Таким образом, второй способ не только не вредит окружающей среде (воду ведь возвращают в реку, никакого осушения), но и позволяет получать песок более высокого качества. Единственными недостатками данного способа являются его более медленная скорость, по сравнению с первым, а также более высокая стоимость.

Если вы планируете купить песок для своих целей, внимательно изучите документы на свое приобретение. Особое внимание уделите ГОСТам песка. Не каждый из них подойдет для строительных, или наоборот – для декоративных работ.

Добыча песка в России

В мире, в отличие от полезных ископаемых, за год используется просто титанический объем песка вместе с гравием – 40 миллиардов тонн в год. В самой России наиболее объемными месторождениями песка могут похвастаться Воронежская, Ленинградская, Московская, Нижегородская, Самарская и Смоленская области. Конкретно морской и речной виды песка встречаются на Азовье, около Финского залива, Невы, а также в Ленинградской области.

Егановское месторождение, расположенное недалеко от станции Раменское, интересно тем, что там идет промысел кварцевых песков.

Сотни единиц автотранспорта, а также составы железнодорожного транспорта ежедневно перемещают по стране тысячи тонн песка от песчаных карьеров и речных русел к заводам, промышленным точкам и прочим «жаждущим».

Применение песка

Песок является очень важным строительным материалом. Посему, добыча строительного песка необходима для создания таких вещей, как цемент, кирпичи, штукатурка, бетон. Также он используется, как абразивный материал, для обработки поверхностей. Песок является основополагающим элементом для стеклодувной промышленности, ведь именно благодаря кремнезему мы имеем стекла в окнах и зеркала на стенах. Также песок используют в чистом виде для создания тех или иных насыпей, в строительстве дорог и как декоративный элемент для украшения фасадов частных домов, дач, детских площадок и как «покрытие» для искусственных пляжей.