Введение. Стеновые керамические материалы являются одними из наиболее древних строительных материалов, используемых для кладки и облицовки несущих, самонесущих и ненесущих стен и других элементов зданий и сооружений. По прошествии многих веков керамические стеновые материалы занимают лидирующие позиции на строительном рынке благодаря своим физико-механическим и теплофизическим свойствам, долговечности, а также экологичности и архитектурной выразительности [1, 2].Отходы обогащения добываемого природного сырья образуются в одноименных процессах, которые обычно являются промежуточными между добычей полезных ископаемых и их последующей глубокой химической, физико-химической или биохимической переработкой. Обогащение позволяет отделить значительную часть пустой породы и вредных примесей и, тем самым, повысить концентрацию ценных компонентов в исходном сырье, что наиболее ярко проявляется при обогащении руды [3].Техногенные отходы добычи углей являются причиной возникновения следующих основных проблем экологического и экономического характера:- складирование отходов на свалках и полигонах вызывает загрязнение почвы, воды и воздуха окружающей среды;- организация переработки отходов является дорогостоящим процессом;- образующиеся cвалки занимают значительные площади земельных ресурсов, пригодных для более рационального использования.Согласно данным, приведенным в исследованиях [4–6], по ориентировочным расчетам в Российской Федерации ежегодное количество образующихся отходов углеобогащения превышает 115 млн. тонн. Комплексное использование отходов углеобогащения в производстве строительных материалов может дать народному хозяйству значительный экономический эффект, обусловленный экономией природного сырья, уменьшением расходов на складирование и транспортирование отходов, и сокращением отводимых под отвалы земель.В данной работе было проведено исследование возможности использования отходов обогащения сырья, добываемого в угольных разрезах провинции Куанг Нинь, с целью получения сырьевых материалов для производства стенового керамического кирпича.Методология. Свойства стенового керамического кирпича определяли в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 530-2012. Кирпич и камень керамические. Общие технические условия [7]. Основная часть. В процессе добычи угля во Вьетнаме на угольных разрезах в провинциях Куанг Нинь, Тхай Нгуен, Лао Кай и др. образуется большое количество отходов, что вызывает загрязнение окружающей среды, пагубно влияет на условия жизни человека и животных и занимает большую площадь под отвалы отходов обогащения (рис. 1).    Рис. 1. Загрязнение окружающей среды техногенными отходами добычи угля на разрезах в провинцииКуанг Нинь (Вьетнам)  Разведанные запасы угля во Вьетнаме в 2015 году составили свыше 55÷ 58 млн. т. и по прогнозам к 2020 году возрастут до 60 ÷ 65 млн. т. По имеющимся данным для того, чтобы добыть 1 тонну угля на открытых угольных разрезах Вьетнама необходимо взорвать, погрузить и произвести транспортировку 10 ÷ 14 м3 горной породы [8]. Таким образом, к 2020 году качество образовавшихся твёрдых отходов углеобогащения может достичь 600 ÷ 910 млн. м3, что приведёт к значительному экологическому и экономическому ущербу из-за загрязнения окружающей среды и необходимости отведения сотни тысяч квадратных метров площадей для размещения этих отходов.В настоящее время во Вьетнаме отходы угледобычи частично используются в качестве сырьевых материалов и минеральных добавок при производстве портландцемента на некоторых цементных заводах. Однако объем их использования незначителен.Согласно решениям, опубликованным в приказе Премьер-министра Вьетнама [9], с целью совершенствования организации и дальнейшего развития производства строительных материалов в стране необходимо решить следующие актуальные вопросы:- усовершенствовать технологию производства кирпича из глинистого сырья для снижения ущерба, наносимого окружающей среде за счёт уменьшения расходов сырья и топлива, а также меньшего использования земель сельскохозяйственного назначения в качестве глинодобывающих карьеров;- расширить использование многотоннажных техногенных отходов в качестве глинозамещающих сырьевых материалов.В технологии стеновых керамических материалов качество глинистого сырья является важнейшим фактором, определяющим технологические параметры производства и характеристики получаемой продукции. В последние годы как в Российской Федерации, так и во Вьетнаме вследствие истощения сельскохозяйственных и аллювиальных земель для развития керамической   технологии на перспективу возникла необходимость использовать новые виды сырья – отходы углеобогащения с высоким содержанием глин [10–13].По вещественному составу отходы углеобогащения представляют собой многокомпонентную смесь, состоящую из различных минеральных включений, глины и остатков угля. В отходах углеобогащения сырья, добываемого в угольных разрезах провинции Куанг Нинь, преобладают аргиллиты и углистые аргиллиты (от 44 до 83 %), песчаники (в среднем 6,3 %), алевролиты (в среднем14 %) и карбонаты (в среднем 2,5 %) (табл. 1). Кроме того, в таких отходах содержится до 10 ÷28 % угля [14].Для определения зависимости между химическим составом глиносодержащих отходов и возможностью их последующего применения была использована диаграмма А.М. Августиника [14-16], на которой по оси ординат принято отношение молей Аl2O3 и SiO2, а по оси абсцисс - сумма молей плавней (CaO + MgO +Na2O+K2O + Fe2O3+ TiO2). Результаты проведённого анализа представлены в табл.4 и на рис. 2.  Таблица 1Минеральный состав отходов обогащения углесодержащих горных пород, добываемых в угольных разрезах провинции Куанг Нинь№ ППНаименование минераловСодержание минералов, % масс.Донг-ТрьеХа-ТуХа-Ламь1Аргиллиты70 ÷ 8344 ÷ 6251÷ 652Алевролиты7 ÷ 1015 ÷ 1716 ÷ 193Песчаники3 ÷ 65 ÷ 77 ÷ 104Карбонаты1 ÷ 42 ÷ 41 ÷ 35Остатки угля6 ÷ 1016 ÷ 2811 ÷ 17  Основную массу Куангнинских аргиллитов составляют глинистые минералы – гидрослюды и каолинит (от 37 до 42 % масс.) (табл. 2 и 3). Таблица 2Минеральный состав аргиллитов, содержащихся в отходах обогащения сырья, добываемого в угольных разрезах провинции Куанг НиньУгольные разрезыСреднее содержание минералов, % масс.КаолинитГидрослюдыХлоритКварцПолевой шпатГётитОстальноеДонг-Трье132712396-амфиболыХа-Ту103213357-амфиболыХа-Ламь1522103766амфиболыТаблица 3 Химический состав аргиллитов, содежащихся отходах обогащения сырья, добываемого в угольных разрезах провинции Куанг НиньУгольные разрезыСреднее содержание оксидов, % масс.SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OTiO2SO3п.п.п.Донг-Трье66,7212,567,854,560,952,31,160,950,452,5Ха-Ту60,7410,858,285,544,243,532,250,920,513,14Ха-Ламь65,5212,493,267,251,62,483,050,360,743,25Примечание: п.п.п. -  потери при прокаливании.  Таблица 4Содержание оксидов в отходах обогащения сырья, добываемого в угольных разрезах провинции Куанг НиньУгольные разрезыСодержание оксидов, мольSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OTiO2Аl2O3/SiO2(RO+R2O+Fe2O3+TiO2)Донг-Трье1,1120,1230,0490,0810,0240,0370,0120,0040,1110,207Ха-Ту1,0120,1060,0520,0990,1060,0570,0240,0040,1050,342Ха-Ламь1,0920,1220,0200,1290,0400,0400,0320,0020,1120,263 Отходы углеобогащения сырья, добываемого в различных угольных разрезах провинции Куанг Нинь, изображены на диаграмме Августиника в виде точек А, Б и В, которые расположены в области кирпичных глин (рис. 2).Технологии производства стеновых керамических кирпичей на основе отходов углеобогащенияПри использовании отходов обогащения углей в производстве стенового керамического кирпича важное значение имеют их вещественный и минеральный состав, а также влажность, которые определяют рациональный выбор одного из двух способов производства: пластического формования или полусухого прессования [17–19].         Области применения глинистого сырья:1 – каолины и глины, пригодные для производства огнеупорных (шамотных) изделий;2 – глины, пригодные для производства керамических камней, плиток для пола, канализационных труб и кислотоупоров;3 – гончарные и терракотовые глины;4 – черепичные глины;5 – клинкерные глины;6 – кирпичные глины;7 – керамзитовые глины.Рис. 2. Расположение исследуемого глинистого сырья на диаграмме АвгустиникаПримечание: А – отходы углеобогащения сырья с угольного разреза Донг-Трье;Б – отходы углеобогащения сырья с угольного разреза Ха-Ту;В – отходы углеобогащения сырья с угольного разреза Ха-Ламь  Способ пластического формования следует применять, если используемые отходы содержать достаточное количество влажной глины и поэтому нет необходимости её добавления в сырьевую композицию. В противном случае для производства стеновой керамики более рациональным будет способ полусухого прессования.Технологические схемы организации производства стеновых керамических кирпичей указанными способами представлены на рис. 3 и 4.При рассмотрении двух вариантов технологии производства стеновых керамических кирпичей необходимо обратить внимание на следующие вопросы:- поскольку отходы углеобогащения имеют значительную твёрдость, то для их измельчения необходимо использовать щековую дробилку;- процесс переработки сырья требует использование роликовой или шаровой мельницы для получения сырьевой смеси требуемого гранулометрического состава, позволяющей формировать качественный кирпич-сырец;- отходы углеобогащения представляют собой твёрдую и низкосвязанную массу, поэтому в зависимости от их состава для обеспечения возможности последующего формирования изделий нужно добавить до 10 ÷ 25 % масс. глины. Причём, чем больше в отходах содержится глинистых включений, тем меньшее количество глины требуется добавлять;- из рассмотренных выше двух способов получения керамических кирпичей полусухое прессование будет более рациональным, так как измельчённые отходы углеобогащения имеют низкую влажность и поэтому без дополнительного увлажнения не могут образовывать сырьевую ленту при выдавливании из пресса по методу пластического формования;-  основным недостатком способа пластического формования является необходимость сушки сырца перед обжигом [20];- при производстве стеновых керамических кирпичей способом полусухого прессования из-за меньшей влажности сырца отпадает необходимость его предварительной сушки перед обжигом или проведение этих операций можно совместить в одном агрегате, что экономит время и топливо, а также способствует обеспечению правильности формы и требуемых размеров кирпича, имеющих большое значение для прочности будущей кладки. Рис. 3. Схема формования стеновыхкерамических кирпичей пластическим способом Рис. 4. Схема прессования стеновых керамическихкирпичей полусухим способом  Основные эксплуатационные показатели стеновых керамических кирпичей, произведённых способом полусухого прессования, приведены в табл. 5 и на рис. 5. Таблица 5Физико-механические характеристики стеновых керамических кирпичей с двумя горизонтальными пустотами, полученных из отходов углеобогащения сырья разреза Донг-Трье на производственной линии завода Хыу-ХунгСоставПрочность на сжатие, МПаПрочность при изгибе, МПаВодопоглощение,%Объёмная масса, кг/м3 Плотность, г/см375 % отходов +25 % глины7,01,638,616102,5580 % отходов +20% глины6,61,619,215702,4290 % отходов +10 % глины  6,51,599,615202,40100 % отходов6,31,5510,614502,41      Рис. 5. Процесс производства стенового керамического кирпича из отходов углеобогащения на заводеХыу Хунг  Выводы. На основе полученных экспериментальных результатов можно сделать следующие выводы:- стеновые керамические кирпичи, полученные способом полусухого прессования из сырьевой композиции на основе глиносодержащих отходов углеобогащения с добавлением до 10÷25 % масс. глины, имеют требуемые эксплуатационные показатели, массу от 1,8 до 2,5 кг и обладают пористой структурой из-за выгорания остатков угля в процессе обжига, что помимо снижения массы изделий будет способствовать повышению их тепло- и звукоизоляционных свойств;- технология полусухого прессования достаточна проста, по сравнению со способом пластического формования требует меньшего расхода топлива из-за отсутствия необходимости предварительной сушки сырца перед обжигом и позволяет получать готовые изделия более правильной геометрической формы;- использование отходов обогащения углей для производства стеновых керамических изделий во Вьетнаме позволяет улучшить экологическую и экономическую ситуацию в стране за счет сохранения природных сырьевых и земельных ресурсов, снижения уровня загрязнения почвы, воды и воздуха и уменьшения затрат, вызванных необходимостью организации хранения отходов.