Использование базальт человеком. Описание камня базальт

— Базальт — слово базальт (лава) образовалось от эфиопского слова «базал», что в переводе означает «кипячёный», так как он образуется в раскаленных жерлах вулканов, в которых температуры доходят до нескольких тысяч градусов. Лава - вулканическая порода, которая образовалась при застывании раскаленной жидкой магмы. Базальт состоит из кальциевого полевого шпата и авгита или другого пироксена, часто присутствует оливин (оливиновые базальты). Базальт (лава) очень твёрдая порода, окрас — тёмный, чёрный, серо-чёрный и пепельный, состоит из кальциевого полевого шпата и его разновидностей.

— В основном базальт встречается в виде лавовых потоков (появляющиеся в результате извержения ) и в виде межпластовых тел. Существует два вида базальтов — содержащие оливин и которые его не содержат (толеитовые базальты).

— В самых больших объемах базальты залегают в виде мощных и обширных лавовых потоков в Западной Индии и на Колумбийском плато в штатах США (штаты — Вашингтон, Орегон и Айдахо). Встречается в вулканических областях — Закавказье, Камчатка, Монголия и Мексика, Италия, Гавайские острова, Шотландии и Ирландии, Исландии и Гренландии России (Курильские острова, Камчатка)

Магические свойства

— Считается, что базальт объединяет в себе все четыре стихии — огонь, землю, воздух и воду. В древности на Востоке вулкан считался символом сознания, так как являлся на свет в результате соединения четырех стихий — Земли, Огня, Воды и . Лава образуется из Земли и Огня, затем охлаждается Воздухом и стекает в море (Вода).

— Считалось, что кусочек лавы является мощным защитным амулетом и несет в себе мужскую энергию, энергию Янь. У многих народов лава считалась магическим камнем с положительной энергетикой и использовалась в священных ритуалах.

Лечебные свойства

— В Монголии кусочки застывшей магмы считались оберегами и использовались в древности для заживления ран. Лечебные свойства базальта в основном применяются в стоун-терапии (лечение болезней с помощью камней). долго держит в себе тепло, поэтому его воздействие в термическом плане на организм максимальное. Этот способ лечения известен с древних времен, но у нас его начали практиковать недавно.

— Стоун-терапия усиливает иммунную систему организма. Использовать для данной процедуры желательно тёмно-серые и чёрные породы. Лучше всего использовать базальты, содержащие олеин.

Традиционно считается, что слово «базальт» происходит от греческого «базис» («основа»). «Базальный» в современном понимании значит «нижний». Стало быть, базальт – это базисная порода; камень, на котором покоится все сущее...

Интересна и иная версия. На одном из африканских наречий слово «базал» означает «кипение». Базальт, считают эфиопы, это минерал, который сначала кипел в жерле вулкана, а уж после излился на поверхность Земли.

Версия, в общем-то, не слишком далекая от истины. Камень базальт свойства вулканической породы проявляет столь же часто, сколь и качества базисного материала материковых плит. На планете он распространен широко, но встречается по большей части в местах заметной вулканической активности.

Месторождения базальта

Красивые молодые базальты без труда отыскиваются в окрестностях Камчатских и Курильских вулканов. Чрезвычайно хороши черные и черные с зеленым породы Везувия и Этны. Темно-серый, почти черный базальт извергается на Гаваях.
Немало разнообразных базальтов и в Индии: Индостанская тектоническая плита, врезавшись (и продолжая врезаться все глубже) в плиту Евразийскую, словно нож бульдозера сгребла в кучу (Гималайские горы) осадочные отложения и вывернула наружу слои нижней, базальной породы.

Австралийские базальты ценятся учеными: на этом континенте (да еще один утес в Канаде) сохранились базальтовые монолиты, «видевшие» нашу планету горячей и еще не очень круглой.

Декоративные свойства базальта западноафриканского происхождения считаются наиболее выдающимися. Мавританские сорта камня славятся темной зеленью фона и оригинальными цветными вкраплениями. И хотя такой базальт несколько менее морозоустойчив, чем его гладкоокрашенные собратья, спрос на него как на строительный материал не снижается уже несколько столетий.

Дымчатого оттенка серый базальт из Китая носит название «сумеречного». Он используется как для отделочных работ, так и для мощения дорог, строительства различных сооружений. Китайский и Сибирский базальты признаны наиболее прочными и устойчивыми к разрушительным атмосферным воздействиям.

Базальт – выветривается?

Базальт и гранит являются наиболее прочными из камней, однако перед продолжительным выветриванием бессильны и они. Сложный химический состав базальта «отзывчив» к изменениям кислотности осадков.
Впитывание влаги – тем более сильное, чем больше количество газов выделялось при извержении вулканического базальта – приводит к разрушению прочнейшей породы кристаллами льда.

Подвергается базальт и абразивному износу. Потоки воды и ветер, несущий песок, постепенно стачивают наружные слои породы. Однако для полного разрушения некоторых базальтов требуется больше времени, чем существует наша планета.

Пузырчатый базальт – застывшая лавовая пена

Чтобы вспенить такую тяжелую породу (плотность базальта порой превышает 3,3 грамма на кубический сантиметр), требуется предварительное насыщение расплавленного камня парами и газами. Далеко не все районы выраженной вулканической активности могут «похвастать» подобным составом извергаемых базальтов.

Однако там, где на поверхность Земли попадают газонасыщенные базальты, минерологи и геммологи находят кристаллические жеоды и цветные наслоения в полостях. В большинстве случаев миндалекаменный базальт (так зовется похожая на швейцарский сыр порода) дает искателям красивейшие агаты, кристаллизованные , интересные в геологическом отношении соединения кальция и меди.

Применение базальта

Камень базальт плавится при нагревании до температуры в 1250˚С, а расплавленный – легко поддается формованию. Литые базальтовые изделия популярны и у строителей, и у декораторов. Но самым большим спросом пользуется базальтовая вата. Собранная в маты, она является надежным, долговечным, устойчивым к внешним воздействиям теплоизолирующим и шумопоглощающим материалом.

Базальтовая крошка – не только объемная добавка к асфальту и бетону. Диэлектрические свойства базальта позволяют использовать измельченный минерал в качестве засыпки высоковольтных преобразователей.

Высокая сопротивляемость базальта к агрессивным средам позволяет изготовлять из природного камня аппараты химического производства и кислотоупорные порошки.

Эстетические свойства базальта дают возможность создания малых и масштабных скульптурных групп, интерьерных и ювелирных украшений из строгого и торжественного камня. Применение базальта как выразительного архитектурного материала расширяет возможности художественного переосмысления пространства.

Украшения из базальта

Базальтовая чернота отлично сочетается с мягким блеском серебра. Ювелирные гарнитуры из сложно ограненного базальта цвета тропической ночи носятся как пафосные дополнения к вечерним туалетам.

Находит свое применение и светлый базальт. Бусы, браслеты, колье и пояса, набранные из полированных базальтовых фигурок, составляют удивительные комплекты.

Базальтовые столбы – природные диковинки

Вулканическое происхождение базальта стало причиной образования любопытных формирований – правильно ограненных каменных столбов. Базальтовая магма, застывшая в жерле вулкана, со временем растрескивается по нескольким вертикальным плоскостям.

В результате эрозионного обнажения магматического ствола базальтовые массивы повергаются интенсивному выветриванию, что сначала приводит к появлению огромных «гроздьев» каменных столбов геометрически совершенной формы. Ровные грани могут придавать базальтовому монолиту вид четырех-, пяти-, шести- и даже семигранного стержня многометровой длины.

В истории строительства описаны случаи использования базальтовых столбов при сооружении капитальных строений.

БАЗАЛЬТ (лат. basaltes, basanites, от греч. basanos - пробный камень; по другой версии, от эфиоп. basal - железосодержащий камень * англ. basalt, basaltic rocks; нем. Basalt; франц. basalte; испанс. basalto) - излившаяся кайнотипная , эффузивный аналог . Окраска базальта тёмная до чёрной. Состоит главным образом из основного , моноклинного , и акцессорных минералов - , и др. Структуры базальта - интерсертальная, афировая, реже гиалопилитовая, текстуры - массивная либо пористая, миндалекаменная. B зависимости от крупности зерна различают: наиболее крупнозернистый - , мелкозернистый - анамезит, тонкозернистый - собственно базальт. Палеотипные аналоги базальта - .

Химический состав базальта

Средний химический состав базальта по P. Дэли (%): SiO 2 - 49,06; TiO 2 - 1,36; Аl 2 O 3 - 15,70; Fe 2 O 3 - 5,38; FeO - 6,37; MgO - 6,17; CaO - 8,95; Na 2 O - 3,11; K 2 O - 1,52; MnO - 0,31; P2O5 - 0,45; H 2 O - 1,62. Cодержание SiO 2 в базальте колеблется от 44 до 53,5%. По химическому и минеральному составу выделяют оливиновые ненасыщенные кремнезёмом (SiO 2 около 45%) базальты и безоливиновые или c незначительным содержанием оливина слабо пресыщенные кремнезёмом (SiO 2 около 50%) толеитовые базальты.

Физические свойства базальта

Физико-механические свойства базальта весьма различны, что объясняется разной пористостью. Базальтовые магмы, обладая низкой вязкостью, легко подвижны и характеризуются разнообразием форм залегания ( , потоки, пластовые залежи). Для базальта характерна столбчатая, реже шаровидная отдельность. Оливиновые базальты известны на дне океанов, океанических островах (Гавайи) и широко развиты в складчатых поясах. Толеитовые базальты занимают обширные площади на ( формации Сибири, ). C породами трапповой формации связаны месторождения руд , (Сибирь). B миндалекаменных базальтовых порфиритах района Верхнего озера в известно месторождение .

Плотность базальта

Базальта 2520-2970 кг/м³. Коэффициент пористости 0,6-19%, водопоглощение 0,15-10,2%, сопротивление сжатию 60-400 Мпа, истираемость 1-20 кг/м², температура плавления 1100-1250°C, иногда до 1450°C, удельная теплоёмкость 0,84 Дж/кг.К при 0°C, модуль Юнга (6,2-11,3).10 4 Мпa, модуль сдвига (2,75-3,46).10 4 Мпa, коэффициент Пуассона 0,20-0,25. Высокая прочность базальта и относительно низкая температура плавления обусловили применение его в качестве строительного камня и сырья для Каменного литья и минеральной ваты.

Применение базальта

Применение базальта - базальт широко используется для получения , дорожного (бортового и брусчатки) и облицовочного камней, кислотоупорного и щелочестойкого материала. Требования промышленности к качеству базальта как сырью для щебня такие же, как и к другим изверженным породам. Для производства минеральной ваты базальт используется обычно в шихтовке. Установлено, что температура плавления сырья не должна превышать 1500°C, a химический состав расплава регламентируется следующими пределами (%): SiO 2 - 34-45, Al 2 O 3 - 12-18, FeO до 10, CaO - 22-30, MgO - 8-14, MnO - 1-3. Камнелитейные материалы из базальта обладают большой химической стойкостью, и сопротивлением к истиранию, высокой диэлектричностью и используются в виде плит для полов и облицовки, футеровки трубопроводов, циклонов, a также в качестве различных изоляторов.

B на щебень разведано 50 c промышленными запасами 40 млн. м³. Два месторождения базальта c промышленными запасами 6,5 млн. м³ разведаны на облицовочный камень ( , ). Годовая добыча базальта свыше 3 млн. м³. B CCCP месторождения базальта сосредоточены в основном в Армении, Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Базальтовые покровы в восточных районах США образуют крупные месторождения в штатах Нью-Йорк, Нью-Джерси, Пенсильвания, Коннектикут (самые крупные и камнедробильные заводы).

БАЗАЛЬТ , керамический материал, обладающий высокими механическими, физическими, электрическими и химическими свойствами и получаемый тепловой переработкой горных пород того же наименования.

1. Базальт как горная порода . Базальт, или, вернее, базальты, относятся к числу характерных изверженных (эффузивных) основных пород глубинного происхождения и молодого, преимущественно третичного, возраста. Свою широкую известность базальт получил за образуемые им живописные отдельности в виде 6-гранных (а иногда 3- или 5-гранных) призм длиной 3-4 м с перпендикулярными к граням плоскостями (фиг. 1); он встречается также в виде плитняковых естественных лестниц, скорлуповатых шаровых отдельностей и других чрезвычайно живописных скал.

Базальт - порода темного цвета, то серовато-черная, то с синеватым отливом; иногда она бывает зеленоватой или красноватой. Само название «базальт» - древнего происхождения и на эфиопском языке означает «темный», «черный». Порода эта весьма однородна по своему тонкому сложению. Плотная и чрезвычайно твердая, она имеет в разных случаях зернистость разного порядка. Грубо- и среднезернистые разности называются долеритами, мелкозернистые - анамезитами, а весьма тонкозернистые - собственно базальтом. Различие текстуры базальта при тождественном валовом составе объясняется условиями застывания изверженной магмы (быстрота охлаждения, давление и пр.). Петрографический состав базальта может значительно изменяться, но входящие в состав базальта минералы замещаются петрографическими эквивалентами, вследствие чего базальт как порода сохраняет свой habitus весьма устойчиво. Под микроскопом базальт представляется стекловатой основной массой («базис») с микрофлюидальным сложением. В базисе содержатся многочисленные кристаллики полевого шпата, оливина, магнитного железняка и других менее характерных минералов. В зависимости от содержания минеральных включений, цементированных базисом, различают базальты: плагиоклазовые, лейцитовые, нефелиновые и мелилитовые. Собственно, базальтом принято называть первые, т. е. содержащие известковонатровый полевой шпат, авгит и оливин . Химически базальт родственен габбро (Г.) и диабазу (Д.). Валовой химический анализ платообразующего базальта характеризуется, по Вашингтону, следующими данными:

Базальту присуща значительная радиоактивность: он содержит от 0,46∙10 -3 до 1,52∙10 -3 % тория и от 0,77∙10 -10 до 1,69∙10 -10 % радия . Менее глубинные разности базальта кислее и постепенно переходят к дацитам, трахитам и т. д. По новейшим воззрениям, базальт - материал, образующий твердую оболочку земли: под материками толщиной 31 км, а под океанами - от 6 км и более; эта оболочка плавает на вязко-жидком подстилающем слое базальта («субстрат»). Таким образом предполагают, что базальт находится всюду. Что касается самой поверхности земли, то выходы этой породы весьма многочисленны. Вне СССР они имеются: в Оверни, по берегам Рейна, в Богемии, Шотландии и Ирландии, на острове Исландия, в Андах, на Антильских островах, на острове св. Елены и в разных других местностях. Много месторождений базальта в северной, западной и юго-восточной частях Монголии. В пределах СССР базальт распространен на Кавказе и по Закавказью, а также по северу Сибири, в бассейне р. Витима. В ближайшее время практически могут представлять наибольший интерес месторождения: Берестовецкое - Волынского округа УССР, Исачковские - Полтавского округа УССР, Мариупольские - Мариупольского округа УССР, Чиатурское, Белоключинское, Манглисское и Саганлугское, Аджарис-Цхальское - Грузинская ССР, Эриванское - Армянская ССР, а также олонецкий диабаз с берегов Онежского озера.

2. Свойства натурального базальта . Непосредственное применение натурального базальта и дальнейшая переработка его предполагают достаточное знание механических, физических и химических свойств его. Однако свойства эти существенно связаны с составом и текстурой базальта и потому значительно изменяются в зависимости от месторождения. Если говорить о базальте вообще, то свойства его м. б. охарактеризованы лишь пределами соответственных констант. Приводимые ниже данные для базальта отчасти сопоставлены с данными для диабаза и габбро. Кажущийся удельный вес (куска): 2,94-3,19 (Б.), 3,00 (Д.), 2,79-3,04 (Г.). Истинный удельный вес (порошка) около 3,00 (Б.). Пористость в % объема: 0,4-0,5 (Б.), 0,2-1,2 (Д.), 3,0 (Г.). Поглощение воды: 0,2-0,4% по весу и 0,5-1,1% по объему (Б.). Масса 1 м 3 сухого базальта около 3 т. Прочность на сжатие в кг/см 2: 2000-3500 (Б.), 1800-2700 (Д.), 1000-1900 (Г.). Если прочность на сжатие сухого базальта больше 3000, то мокрого - более 2500, а при морозе в 25° она более 2300. Прочность на износ («твердость», вычисляемая по формуле: р = 20-w/3, где w - масса, потерянная в нормированных условиях при 1000 оборотах истирающего диска) характеризуется числами 18-19 (Б., Д., Г.). Прочность на удар («компактность») при испытании нормированных образцов: 6-30 (Б., Д.) и 8-22 (Г.). По твердости базальт превосходит сталь. Модуль Юнга в (D см -2)х10 -11 равен 11 (Г.) и 9,5 (Д.). Коэффициент объемного сжатия на 1 кг при давлении 2000 кг/см 2 составляет 0,0000018 (Б.) и 0,0000012 (Д.), а при давлении 10000 кг/см 2 составляет 0,0000015 (Б.) и 0,0000012 (Д.). Начало плавления нормального оливинового базальта - при температуре около 1150°, а жидко-плавкое состояние начинается при температуре около 1200°. Расплавленная порода перестает быть текучей при охлаждении до 1050°. Более кислые породы имеют температуру плавления более высокую, причем она повышается с содержанием кремнекислоты. В частности, базальт Аджарис-Цхальского месторождения (дацитобазальт - по Абиху или трахиандезит - по новым определениям) размягчается при 1180°, имеет консистенцию густого меда при 1260° и вполне разжижается при 1315° (опыты автора в отделе материаловедения ГЭЭИ). Удельная теплоемкость базальта сиракузского для различных температур показана в следующей таблице:

Теплота кристаллизации базальта при переходе из аморфного состояния в кристаллическое 130 Cal. При кристаллизации происходит уменьшение объема на 12% сравнительно с объемом базальта при температуре 1150°. Удельная теплопроводность базальта в грамм-калориях - около 0,004. Коэффициент теплового расширения базальта: 0,0000063 (при 20-100°), 0,000009 (при 100-200°) и 0,000012 (при 200-300°).

В химическом отношении базальты представляют породы стойкие: атмосферные деятели, в опытах Гари, выветрили за 18 месяцев от 1,5 до 0,8 мг/см 2 базальта, тогда как серый известняк в тех же условиях потерял 22,7 мг/см 2 . Ход процесса выветривания базальта и диабаза представлен сравнительной диаграммой (фиг. 2).

Число, стоящее на верхней горизонтальной линии, показывает число грамм выветренной породы, которое надо взять, чтобы в ней содержалось составной части, соответствующей обозначению рассматриваемой горизонтали, столько же, сколько этой части содержится в 100 г свежей породы. Т. о. все точки, стоящие справа от вертикали 100, означают обеднение соответствующей частью, а стоящие слева - обогащение. Следовательно, при выветривании базальт обогащается кремнеземом и глиноземом и беднеет щелочами, щелочными землями и железом во всех видах, тогда как диабаз обогащается окисным железом и натрием. Это обстоятельство говорит, по-видимому, против диабаза как материала изоляционного.

3. Основания переработки базальта . Свойства натурального базальта делают его превосходным строительным материалом, более надежным, чем гранит. Применять базальт стали давно. Однако чрезвычайная трудность обработки базальта и деление его на сравнительно узкие призмы заставили придумать особый способ придания ему геометрических форм.

Естественно было подумать о сплавлении этой породы, поскольку она сама происхождения огненного. Но недостаточно расплавить базальт: при быстром охлаждении отливки из него дают стекловидную массу, аналогичную природным гиалобазальтам, хрупкую и технически неприменимую (фиг. 3 и 4).

Основная задача базальтового производства - восстановление мелкозернистости у переплавленного базальта, так называемая регенерация (фиг. 5).

Мысль о возможности переплавления и восстановления в первоначальном виде горных пород возникла в 18 в. Шотландец Джемс Голл уже в 1801 г. добился переплавки базальта и в частности установил, что базальт и лавы, будучи расплавленными и быстро охлажденными, дают стекло, тогда как при медленном охлаждении их получается масса каменистая, со следами кристаллической структуры; это - основное положение огненной переработки лав. Особенно замечательны опыты шотландца Грегори Уатта, который расширил масштаб плавки. Плавление глыбы базальта более 3 т продолжалось 6 ч., а охлаждение под покровом медленно горевшего угля потребовало 8 дней. Уатт описал продукты этого медленного охлаждения: на поверхности - черное стекло; по мере углубления в застывшую массу появляются сероватые шарики, группирующиеся в связки; затем структура делается лучистой; еще глубже вещество имеет каменистый и затем зернистый характер, и, наконец, масса пронизывается кристаллическими пластинками. Т. о. была выяснена возможность переплавлять и регенерировать изверженные породы. Но из-за отсутствия достаточно большой потребности в переплавленном базальте для промышленности описываемые опыты были забыты. В 1806 г. Добре и затем в 1878 г. Ф. Фуке и Мишель Леви вернулись к процессу плавки и регенерации. Им удалось воспроизвести почти все породы огненного происхождения и выяснить, что для этого не требуется ни чрезвычайных температур, ни таинственных агентов, а все дело - в установлении надлежащего режима плавки и отжига. После охлаждения расплавленный силикат превращается в стекло, температура плавления которого ниже температуры плавления исходного минерала. Чтобы восстановить последний, необходимо отжечь стекловидную массу при температуре, превышающей температуру плавления стекловидного тела, но лежащей ниже температуры плавления минерала кристаллического. Температурный промежуток этих точек плавления и есть та область, в которой возможна регенерация силиката или алюмосиликата; промежуток этот м. б. довольно незначительным. Когда дело идет не об одном минерале, а о совокупности 5-6 минералов, слагающих кристаллическую породу, то режим отжига надо было бы установить с рядом ступеней, причем каждому минералу отвечала бы своя остановка хода охлаждения. Однако на практике эти ступени оказываются так близки между собой, что можно ограничиться двумя остановками. В отношении базальта первый отжиг, при красно-белом накале, дает кристаллизацию закиси железа и перидота, а второй, при вишнево-красном, - кристаллизацию прочих минералов породы.

Первые опыты промышленной плавки базальта были предприняты в 1909 г. Риббом, а различные применения плавленому базальту найдены инженером Л. Дреном. В 1913 г. для промышленного осуществления процессов плавки была образована в Париже «Compagnie generate du Basalte», а в Германии - «Der Schmelzbasalt A.-G.», в Линце на Рейне; затем оба общества объединились под общим названием «Schmelzbasalt A.-G.», или «Lе Basalte Fondu». В настоящее время во Франции имеются два завода, выпускающие гл. обр. электротехнические и строительные изделия, а в Германии - один, обслуживающий химическую промышленность.

4. Производство плавленого базальта . Ломка . Залегание базальта бывает различное, и потому ломка его не всегда однообразна. Плитообразный базальт покровов или скал добывается подрывной работой. Призмы столбчатого базальта могут быть отделяемы посредством клиньев и рычагов. Разработку ведут ярусами, снимая последовательные слои рядами естественных расслоений.

Дробление . Наломанный базальт хранится на открытом воздухе. Для плавки он дробится на дробилках Блека или Гетса. Затем куски сортируются по размерам, а мелочь идет на бетонные массы.

Переплавление . Раздробленный базальт поступает в плавильные горны, в которых применяются различные способы нагрева. Наиболее подходят печи электрические, газовые (газогенераторные или с осветительным газом) и печи с мазутовыми форсунками. Электроплавильная установка состоит из неподвижной электродной печи и передвижного приемника на колесах, служащего для развозки расплавленного базальта по отливочной мастерской; этот приемник тоже представляет небольшую электродную печь. Оба типа печей питаются двухфазным током. Дно печи делается из огнеупорного материала и имеет сбоку сопло для выпуска расплавленной массы, из приемника же она спускается в формы или в изложницы для отливки простым наклонением приемника. В других печах под горла делается наклонным, так что загрузка горна и спуск расплавленной массы ведутся непрерывным процессом. Производительность описываемых печей - от 3 до 50 т в день. Парижский завод - крупно-кустарного типа - имеет 4 печи емкостью в 80 кг каждая, действующие непрерывно и отапливаемые городским газом; плавка ведется при 1350°. Другой французский завод, в Пюи, работает на электрической энергии. Мощность непрерывного производства - 8 т в сутки.

Отливка . Расплавленный базальт льется в формы или в изложницы непосредственно из печей или же увозится в отливочные мастерские. Для отливки применяются либо песочные фермы, либо стальные изложницы. Первые гораздо дешевле, но применимы не во всех случаях, т. к. изделия выходят из них матовыми и грубоватыми. Стальные изложницы придают изделиям блестящую поверхность, но стоят сравнительно дорого. При тщательной отливке литье получается чистое; в противном случае видны затеки и неровности, во многих случаях не препятствующие, однако, использованию изделия.

Тепловая обработка . Почти тотчас после отливки изделия, еще вишнево-красные, извлекаются из изложниц и переносятся в отжигательные подовые печи, подобные обычным закалочным. В зависимости от своего назначения и размеров изделия выдерживаются в печи от нескольких часов до нескольких дней. Начальная температура отжига около 700°. Печь замазывается и медленно охлаждается; томление в печи длится, смотря по размерам изделий и требуемым их качествам, от нескольких часов до 10-14 дней. Таких печей на парижском заводе до 35.

Отделка . По охлаждении изделия готовы к употреблению. Для придания им надлежащего вида с них счищают налет стальными щетками. Если требуется большая точность плоскостных граней, то производится отделка на кругах, имеющих базальтовое основание.

Стоимость производства . Производство плавленого базальта не требует ни высококвалифицированной рабочей силы, ни дорогого оборудования. Главные расходы производства в наших условиях - на доставку материала, если его привозить с Кавказа, и на энергию. При работе с газом на 1 кг готовых базальтовых изделий требуется около 900 Cal, т. е. около 1 / 4 - 1 / 3 м 3 газа; при работе с электрической энергией на 1 кг изделий расходуется примерно 1 kWh. Т. о. себестоимость базальтовых изделий, например, изоляторов, значительно ниже, чем фарфоровых. Во Франции продажная цена базальтовых изоляторов на 10-15% меньше, чем фарфоровых, а для более значительных по размерам - на 25-30%. Чем крупнее изделия, тем больше расхождение цен между базальтом и фарфором. Однако есть основания считать вышеуказанные расхождения продажных цен значительно преуменьшенными за счет увеличения прибыли базальтового производства как дела нового.

Производство плавленого базальта в СССР . Имея за собой огромные технические и экономические преимущества и в некоторых случаях, как, например, при электрификации железных дорог, будучи почти незаменимой, базальтовая промышленность вызвала к себе внимание технических и промышленных кругов. Опыты с плавкой базальта и других пород, предпринятые по поручению Главэлектро ВСНХ в отделе материаловедения ГЭЭИ и затем в ГЭТ, опыты над плавкой диабаза в Горнометаллургической лаборатории и интерес ВСНХ Грузии и Армении к этой промышленности могут считаться предвестниками скорого развития базальтового дела. С экономической точки зрения д. б. отмечено весьма выгодное естественное сочетание благоприятных факторов: возможность добычи базальта весьма часто территориально совпадает с наличием источников гидроэлектрической энергии для его переработки, т. е. с районной силовой установкой, для которой необходимы базальтовые изоляторы, и с центрами электрохимических производств, которым необходимо огне- и кислотоупорное базальтовое оборудование. Указываемое совпадение, в связи с выгодностью мелких базальтовых заводов и сравнительной дороговизной транспорта, дает основание предвидеть в будущем сеть небольших базальтовых заводов по всей территории страны.

5. Свойства переработанного базальта . Переплавленный и регенерированный базальт в общем имеет свойства натурального, но в улучшенном виде (см. фиг. 3 и 5).

Механические свойства : а) прочность на сжатие - около 3000 кг/см 2 ; б) прочность на износ, испытанная с помощью мельницы Дерри, припудренной песком, оказалась в среднем 0,9 мм после 1000 оборотов; в) обладая большой вязкостью, базальт бьется нелегко, и базальтовые изоляторы и прочие изделия практически можно считать небьющимися. Сравнительно с фарфором базальт обладает хрупкостью в 2-4 раза меньшей; различные значения этой величины зависят от режима отжига; наличием примесей хрупкость м. б. весьма повышена; г) прочность на разрыв испытывалась на базальтовых поддержках для третьей шины электрических ж. д., причем для сравнения были испытаны такие же поддержки из песчаника; разрыв изделий из базальта наблюдался при 3700-4700 кг, а разрыв таких же изделий из песчаника - при 1200 кг.

Термические свойства : а) переплавленный базальт противостоит изменениям температуры, даже резким; пластинка базальта в 8 мм толщины, погружаемая попеременно в кипящую воду и в холодную, не дала никаких признаков растрескивания; изоляторы, выставленные на солнце и затем попадавшие под грозовой ливень, а также изоляторы, испытанные согласно правилам Французского союза электрических синдикатов (внезапный перенос из воды при 65° в воду при 14°), не показали никакого изменения электрических свойств; верхний предел теплового интервала может быть еще повышаем; б) в момент затвердевания базальт допускает заштамповку или иное введение в него железных частей любого объема и крепко пристает к ним, не требуя цементировки; в) базальт стойко выдерживает значительные нагревы, не обнаруживая разрывов, трещин, «утомления» или «постарения»; г) по малой теплопроводности базальт может служить тепловым изолятором.

Гигроскопичность . Будучи вполне компактным и облитым автогенной глазурью, базальт вполне водоупорен и негигроскопичен.

Электрические свойства : а) базальт обладает значительной электрической крепостью: у мостового базальта она оказалась около 32 kV/cм при толщине пластин в 18 мм, а у специального электротехнического базальта, как подвергавшегося термической обработке, так и у остеклованного, - от 57 до 62 kV/см при той же толщине; б) когда происходит пробой и образуется мощная дуга, базальтовый изолятор все-таки этим не повреждается, ибо по прекращении дуги место пробоя заплывает, и изолятор залечивается бесследно; в) базальтовые изоляторы при обработке сами собою покрываются стеклоподобной базальтовой глазурью в 1,5-2 мм толщины, постепенно переходящей внутрь к базальту зернистому; эта глазурь представляет превосходное препятствие поверхностным электрическим утечкам и предохраняет изоляторы и прочие изделия от гигроскопичности и от действия атмосферных агентов; имея состав, тождественный с составом самого изолятора, глазурь держится на нем как однородное тело и потому не подвергается опасности растрескаться или облупиться. Кроме того, при насильственном повреждении этой глазури обнажается вещество того же состава, так что указанное повреждение не бывает для изолятора гибельным.

Химические свойства . В химическом отношении изделия из базальта, по французским сведениям, весьма стойки; в табл. 1 приводятся данные о действии различных реагентов на переработанный базальт.

Данные дальнейших испытаний приведены в табл. 2.

Внешний вид . Переплавленный, но неотожженный базальт напоминает стекло: он обладает блестящим изломом, буро-черным цветом и хрупок. После отжига переплавленный базальт получает черный или темный цвет, матовый мелкозернистый излом и вязкость натуральной породы. Наружный вид изделий зависит от материала формы и изложницы (см. п. 4).

Итак, по механической прочности, термической и химической стойкости, высоким и своеобразным электрическим свойствам, дешевизне и сравнительно легкой обрабатываемости переработанный базальт должен быть признан одним из наиболее замечательных материалов электротехники.

6. Применение переработанного базальта . Базальтовая промышленность еще слишком молода, чтобы можно было в настоящее время предвидеть все виды применения нового материала. Пока наметились следующие: а) в сетях сильных токов высокого и низкого напряжений - линейные изоляторы на открытом воздухе (фиг. 6),

опорные изоляторы, изоляторы третьей шины электрических ж. д. и метрополитенов (фиг. 7), выводные изоляторы на высоком напряжении;

б) в сетях слабого тока и в радиосвязи - телеграфные и телефонные изоляторы, оттяжные изоляторы и прочие изоляционные части для антенн; в) в электрохимической промышленности - изоляторные подставки для аккумуляторов, посуды, ванн и пр.; г) в общей химической промышленности - кислотоупорное оборудование, в том числе всевозможная посуда, ванны, краны, пропеллеры и т. д., оборудование на температуру до 1000°; д) в строительстве - изоляционные мостики (фиг. 8), мостовые, лестничные ступени, облицовка стен и полов, особенно когда имеются кислые испарения, и т. д.

Линейные изоляторы . В виду исключительного интереса, представляемого базальтом в электротехнике, приводим данные испытаний в Парижской центральной электрической лаборатории десяти изоляторов с залитыми в них железными штырями, причем пять из них были предварительно подвергнуты тепловому испытанию (см. п. 5). При сухом испытании первые скользящие по изолятору искры появлялись при 32,5-38 kV, дуга образовывалась при 35-43 kV, пробой юбки получался при 40 kV, а шейки – при 37,5-39,5 kV. Мокрое испытание под искусственным дождем дало образование дуги при 18-20 kV, после чего через 30 сек. изолятор пробивался. Испытание под маслом установило пробивное напряжение при 35-58 kV. Испытание оттяжных изоляторов переменным напряжением, которое поднимали до пробоя и затем, немедленно после пробоя, начинали снова поднимать до нового пробоя, и так 4 раза, дало результаты, представленные в табл. 3.

Изоляторы телеграфного типа . Испытанием базальтовых изоляторов сильного тока, по типу приближающихся к телеграфным, произведен, на Московской научно-испытательной телеграфной станции, установлено поверхностное электрическое сопротивление базальтовых изоляторов значительно более высокое, чем у соответственных фарфоровых; но при испытании под дождем сопротивление базальта восстанавливалось несколько медленнее, чем у фарфора. Вероятно, это зависело от грубой поверхности испытывавшихся сильноточных изоляторов, для которых не были приняты во внимание требования телеграфии.

7. Другие применения базальта . Кроме применения натурального базальта в качестве строительного материала и щебня, и применения термически переработанного базальта в различных отраслях промышленности, базальт и родственные ему породы идут также в качестве составной части при керамическом и стекольном производстве. Так, боржомский андезит уже несколько лет применяется при варке стекла для бутылок под боржомскую минеральную воду, придавая ему прочность и темную окраску. Английский фарфоровый завод Веджвуда издавна выпускает глиняную посуду с черным неглазурованным по массе и легко полирующимся черепком, т. н. «базальтовую» (Basalt) или «египетскую» (Egyptian), - масса для нее содержит базальт.



Базальт считается самой распространенной излившейся горной породой на Земле. Чаще всего ее можно обнаружить в виде межплатовых тел или потоков лавы, возникающих после извержения вулканов. Извергнутая из глубин и застывающая на поверхности суши и дне океанов магма образует прочную базальтовую массу, основу которой составляют микроплиты плагиоклазов, клинопироксена, магнетита или титано-магнетита, а также вулканическое стекло.
В составе базальтов обычно присутствуют вкрапления оливина, ортопироксена или роговой обманки.

Химический состав базальтов представлен кремнеземом (45-53 %), щелочными оксидами (до 7 %), оксидами алюминия (14,5-17,9 %), железа (7,3-8,1 %), магния (7,1-9,3 %), кальция (9,1-10,1 %), а также оксидами титана, марганца и свинца в незначительном количестве.

Плотность базальтовых пород может варьировать от 2530 до 2970 кг/куб. м. Температура плавления - 1100-1450 град. С. Прочность на сжатие у различных базальтов может находиться в пределах 60-400 МПа.

Чаще всего базальтные породы имеют темно-серую (дымчатую), черную или зеленовато-черную окраску, в которой присутствуют хорошо заметные мелкие вкрапления кристаллов оливина, светлого плагиоклаза или черного пироксена.
Базальты имеют плотную массивную, пористую или миндалекаменную структуру. Последние обычно называют мандельштейнами и отличаются наличием в структуре характерных миндалин, заполненных кварцем, кальцитом, хлоритом, халцедоном и прочими вторичными материалами (пренит, цеолит, кальций, медь). Мандельштейны образуются в поверхностных слоях застывшей лавы, где из-за вспенивания расплавленной магмы нередко формируются полости (миндалины), которые после застывания заполняются вторичными минералами (на нижнем фото).



По уникальным прочностным, структурным и цветовым показателям выделяются такие виды базальтов, как итальянская "Базальтина", используемая в архитектурных конструкциях еще со времен Древнего Рима, азиатский базальт, имеющий дымчатую окраску и также используемый в архитектуре, сумеречный базальт черного или темно-дымчатого цвета, добываемый в Китае и считающийся самым износостойким из известных базальтов, мавританский зеленый базальт, имеющий красивую внешность, характеризующуюся темно-зеленым оттенком с оригинальными вкраплениями.

Основная масса базальтов на Земле образуется в срединно-океанических хребтах и формирует основу океанической коры планеты. Кроме того базальтовые горные породы встречаются у активных континентальных окраин и на стыке внутриконтинентальных плит. Очень крупные месторождения базальтов расположены в Индии, на Гавайях (США), в районе крупных вулканов - Ключевская сопка, Везувий, Этна и др. На территории стран СНГ известно более 200 месторождений этого вида горных пород, из которых более 50 разрабатываются.

Область применения базальтов очень обширна - от использования в качестве строительного, облицовочного и декоративного камня, до производства базальтовых волокон и сырья для портландцементного клинкера. Из базальтов изготавливают утеплители, отделочную плитку, дымоходы для каминов и печей.

Среди достоинств материалов из базальтовых горных пород следует отметить устойчивость к истиранию, влиянию кислот и щелочей, долговечность, паронепроницаемость, высокая диэлектричность, огнеупорность, термоустойчивость и теплоизоляция, шумопоглощаемость, а также экологичность и декоративность.