Данные, полученные при расшифровке дифрактограмм, и ИК-спектров свидетельствуют о полиминеральном составе исследуемого сырья.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
С

е

к

ц

и

я

9


КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗО
ВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО С
ЫРЬЯ


ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАРШАЛ
ЛИТА ЕЛБАШИНСКОГО МЕ
СТОРОЖДЕНИЯ В
ПРОИЗВОДСТВЕ ТАРНОГО

СТЕКЛА

Н.В. Аглиулина, Ю.П.Костинская

Научный руководитель доцент О.В. Казьмина

Томский политехнический университет,
г
. Томск,
Россия

Производство тарного стекла является лидирующей отраслью стекольной промышленности по выпуску
изделий, пользующихся высоким спросом со стороны пищевой, вино
-
водочной, парфюмерной и медицинской отраслей.
Преимуществами стеклянной тары являет
ся газо
-

и паронепроницаемость, химическая устойчивость, хорошая
механическая прочность, высокая прозрачность, возможность декорирования разнообразными способами. Кроме того, к
важным преимуществам стеклотары относится возможность многократного использова
ния и утилизация стеклотарного
боя для варки стекла
.

Изделия из тарного стекла отличаются большим разнообразием по ассортименту выпускаемой
продукции, а также по составу стекла. В настоящее время используется четыре группы тарного стекла


бесцветное,
пол
убелое, зеленое и коричневое. В группах предусмотрены различные марки стекол, составы некоторых из них
приведены в таблице 1.


Таблица 1

Марки и химический состав тарного стекла

группа

стекла

марка

стекла

содержание оксидов, масс. %

SiO
2

CaO +

MgO

Na
2
O +

К
2
О

Al
2
O
3



Fe
2
O
3

не более

SO
3

Cr
2
O
3

бесцветная

БТ
-
1

71,5

10,6

14,6

2,9

0,1

0,3

-

полубелая

ПТ
-
1

72,0

11,3

13,8

2,15

0,35

0,4

-

зеленая

ЗТ
-
1

70,4

11,0

14,3

3,1

0,8

0,3

0,1

коричневая

КТ
-
1

71,1

11,0

14,3

3,1

0,2

0,3

-


Основным компонентом стекольн
ых шихт для производства тарного стекла любой марки является
кремнеземсодержащее сырье, в качестве которого чаще всего используют кварцевый песок, молотый песчаник или
кварцит. Вопросы расширения сырьевой базы являются актуальными для стекольных заводов Си
бирского региона, не
обеспеченных собственными месторождениями кондиционного сырья и вынужденных доставлять песок из других
регионов. Для местных заводов тарного стекла, таких как завод «Томское стекло», Новосибирский завод «Экран», а
также, строящийся зав
од вблизи Томска, представляет интерес маршаллит Елбашинского месторождения
Новосибирской области, с общими запасами в 1,8 млн. тонн.

Маршаллит представляет собой рыхлую или слабоуплотненную горную породу, состоящую из неокатанных
частиц кварца преимущест
венно алевритовой размерности с небольшой (обычно до 10
-
0 %) примесью более крупных
частиц. Это остаточный продукт выветривания окремнелых известняков или кварцитов и некоторых других
существенно кремнистых пород. Для сравнительного анализа исследования п
роводили параллельно на маршаллите и
кварцевом песке (Ташлинское месторождение), используемом в настоящее время в производстве бесцветного тарного
стекла.

Основным условием пригодности кремнеземсодержащих материалов в производстве стекла является его
хими
ческий состав. Анализ данных химического анализа, представленных в таблице , показал, что маршаллит
содержит относительно невысокое количество стеклообразующего оксида
SiO
2
,

достаточно большое количество оксида
алюминия и красящего оксида железа. В необог
ащенном виде маршаллит Елбашинского месторождения соответствует
марке Т (ГОСТ 551) и пригоден для производства бутылочного зеленого стекла.

Повышенное содержание

в маршаллите
Al
2
O
3
, связано с присутствием в его химическом составе примесей в
виде каолини
та, что подтверждается данными рентгенофазового анализа. Обогащение методом промывки позволяет
снизить количество каолинита и повысить качество маршаллита до марки ПС
-
50, что делает его пригодным для
производства консервной тары и бутылок из полубелого ст
екла.


Таблица 

Химический состав кремнеземсодержащих материалов

Кремнеземсодержащий
сырьевой материал

содержание оксидов, масс. %

Δ
m
n
р.

SiO
2

Al
2
O
3

CaO + MgO

Fe
2
O
3


маршаллит исходный

95,8

1,28

1,4

0,4

1,12

кварцевый песок

98,5

0,6

-

0,03

0,87


В св
язи с тем, что литературные данные по использованию маршаллита в производстве стекла отсутствуют,
представляло интерес провести комплексное исследование различных физико
-
химических свойств этого материала. В
таблице  приведены данные по некоторым физическ
им свойствам маршаллита, из которых видно, что основное
отличие от кварцевого песка заключается в относительно высокой удельной поверхности и низкой плотности
маршаллита.

Для сырьевых материалов, используемых в производстве стекла, важной характеристикой
является химическая
потребность материала в кислороде (ХПК). В зависимости от значений ХПК компонентов и соответственно шихты в
процессе варки могут возникнуть осложнения в протекании стадии осветления стекломассы и появление ее
нежелательной окраски. Сред
ние значения ХПК, полученные методом бихроматометрии путем окисления
восстановителей сырьевых материалов избытком окислителя, для песка и маршаллита соответственно составили 58 и 9
мг О
2
 100 г.


Таблица 

Физические свойства кремнеземсодержащих сырьевых

материалов

Кремнеземсодержащий
сырьевой материал

Плотность, гсм
3

Удельная

насыпная

истинная

поверхность, см
2
г

маршаллит

0,89

1,185

9958,44

кварцевый песок

1,45

2,80

1037


К сырьевым материалам, используемым в стекловарении, предъявляют достаточно ж
есткие требования по
гранулометрическому составу. Стандартом концентрация крупных и мелких зерен в кремнеземсодержащем сырье
ограничена количество зерен более 0,8 мм


не более 0,5 %, а зерен менее 0,1 мм


не более 5 % (для необогащенного
песка соответст
венно 5 и 15 %). Исследование гранулометрического состава маршаллита методом рассева через
стандартный набор сит показало, что исследуемый материал относятся к мелкозернистым. Количество пылевидной
фракции (менее 0,1 мм) в исследуемом маршаллите составляет

около 7 %. Основная фракция приходится на частицы
размером 0,1 мм (6 %).

Варку стекла осуществляли в электрической печи со скоростью нагрева 5 градмин при максимальной
температуре 150
о
С. Отбор проб для анализа проводили при температурах 1150 и 150

о
С, с выдержкой проб при
данных температурах 0 мин. Результаты варок показали, что в пробах стекломассы, отобранных при 1150
о
С, имеется
непровар в виде отдельных зерен кварца, при температуре 150

о
С


присутствует большое количество мелких пузырей.
Очев
идно, что отрицательное влияние на процесс варки оказывает относительно высокое количество мелкой фракции
маршаллита, поэтому при замене кварцевого песка на маршаллит можно рекомендовать использование шихты в
уплотненном виде.

Таким образом, установлена пр
инципиальная возможность использования маршаллита Елбашинского
месторождения в качестве заменителя кварцевого песка в производстве тарного стекла в необогащенном виде


для
бутылочного зеленого стекла, в обогащенном


для производства консервной тары и бу
тылок из полубелого стекла.


ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИ
Я ДИАТОМИТА
ИНЗЕНСКОГО МЕСТОРОЖД
ЕНИЯ
ПРИ НАГРЕВАНИИ

С.А. Антипина
,
Л.А. Ларькина

Научный руководитель
доцент В.Н. Смиренская

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

Диатомит


рыхлая землис
тая или слабосцементированная, пористая и легкая осадочная порода, образованная
преимущественно кремнеземистыми обломками панцирей (скелетов) диатомовых водорослей


диатомей и радиолярий.
Главнейшая часть кремнеземистого панциря (скелета)
-

гидраты кремне
зема различной степени обводнения


опалы


SiO
2

n

H
2
O. Диатомитовые породы широко используются в технологиях
получения

силикатных материалов различного
назначения,
например известково
-
диатомитового

вяжущего, пенодиатомитовых изделий, силикатных красок,
фи
льтрующих порошков и
жидкого стекла
. В технологии вяжущих веществ диатомиты традиционно используются в
качестве активной минеральной добавки при производстве портландцемента.

С целью определения минерального состава породы выполнен рентгенофазовый анализ
диатомита. Анализ
рентгенограмм диатомитовой породы показывает наличие выраженного «гало» в области малых и средних углов, что
свидетельствует о высокой степени аморфизации основных составляющих породы; подтверждением этому служит и
характер дифракционных
отражений на рентгенограмме диатомита. Они имеют в основном размытый «стертый»
максимум, а в некоторых случаях полуширина диф
ракционного отражения соразмерна

с его высотой. При расшифровке
рентгенограмм установлено, что кристаллические фазы породы представ
лены

-
кварцем, для кристаллической решетки
которого характерны дифракционные отражения (d (нм)  0., 0., 0.181), и
примесями глинистого минерала


монтмориллонита

(d(нм)0.7, 0.60, 0.151) (
рис. 1
)
.

В

данной работе исследовался

д
иатомит в состава
х силикатных масс для производства термосиликатных
изделий, эксплуатируемых при температурах до 1000
о
С. Чистые диатомиты термостойки и огнеупорны. Поскольку
исследуемая диатомитовая порода предполагается для использования в сост
а
вах термостойких силикатн
ых масс и
изделий, то необходимо изучение ее п
о
ведения при нагревании. С этой целью пробу диатомита подвергали
диффере
н
ц
и
ально
-
термическому анализу.

При нагревании диатомита в интервале температур 75
-
50 и до 70

С наблюдается плавный эндотермический
эффе
кт со слабовыраженным максимумом при 170

С, что соответствует удалению основной массы адсорбционной и
части межпакетной воды глин
и
стого минерала.

При дальнейшем нагревании пробы на термограммах отмеч
а
ются небольшие эндотермические эффекты при
температурах
: 500


530
о
С. Эффект сопровождается потерями массы, обусловленными удалением более прочно
связанной воды из опаловидного кремнезема, дальнейшей аморфизации и частичной перестройкой кристаллической
решетки глинистого минерала.

Эффекты при 560


580

С и 6
00


750

С связаны с фазовым переходом

-
кварца


в

-
кварц и потерями кр
и
сталлизационной воды монтмориллонитом. Потери массы при прокаливании навески диатомита
при температуре 1000

С составили 6,


8 %, что подтве
р
ждает присутствие глинистого вещества.





















На рентгенограмме продукта обжига инзенского диатомита, обожженного при температуре 1000
о
С с
выдержкой при конечной температуре 1 час, отмечаются изменения (рис. ). В процессе нагревания порошка диатомита
происходит сужение област
и «гало» и трансформация ее в более четкий отклик, увеличение интенсивности наиболее
выраженных дифракционных отражений, соответствующих кристаллической фазе β


кварца. Это свидетельствует об
одновременно протекающих процессах раскристаллизации опаловидно
го кремнезема и кристаллизации части аморфной
составляющей диатомита, то есть при нагревании диатомита до 1000
о
С степень его кристалличности увеличивается.

























Таким образом, основными процессами, протекающими при обжиге диатомитового

сырья, являются
усложненное многоступенчатое удаление воды из опаловидного кремнезема, причем при более высоких температурах
(550
о
С) удаляется вода прочносвязанная в кристобалитную фазу, что особенно важно при протекании полиморфных
превращений кремнезема

и связанных с ними объемных изменений. Этот факт следует учитывать при обжиге
диатомитового кирпича.






ЦЕОЛИТЫ
САХАПТИНСКОГО МЕСТОР
ОЖДЕНИЯ


ЭФФЕКТИВНОЕ
СИЛИКАТНОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ

ПРОИЗВОДСТВА

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ

С.А. Антипина
,

И.В. Петренко


Научн
ый руководитель доцент В.Н. Смиренская

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

«Цеолит» в переводе с греческого означает «кипящий камень». Характе
р
ными признаками цеолитов явл
я
ю
тся
их способность «вскипать» при быстром н
а
гревании до пиропласт
ического состояния и высокая естестве
н
ная
пористость как цеолитовых минералов, так и агрегатов частиц цеолита, что является важным для формир
о
вания
пористых структур и получения теплоизоляционных материалов.



Угол дифракции θ

Интенсивность, импс




34


32


30


28


26


24


22


20


18


16


14


12


10


8

d=0,315

d=0,334

d=0,403

d=0,423

d=0,447

d=0,982


г
\
сл



кр

кв


м
\
м



кр


Угол дифракции 
θ

Интенсивность, импс

d=0,334

d=0,423

d=0,403


d=0,447

d=0,315

d=0,982

кв

мм

кр

кв

гсл

кр





34




32



30




28




26



24



22



20



18




16



14



12



10




8

Рис. 1.

Фрагмент рентгенограммы исходного диатомита


Рис. .

Фрагмент рентгенограммы диатомита после обжига при 1000
о
С


Природные цеолиты


новый вид минерального сырь
я
,

широко распространенного в природе, современные
масштабы использования которого имеют устойчивую тенденцию к росту. Запасы природных цеолитов чрезв
ы
чайно
велики, поэтому опыт использ
о
вания их в такой ресурсоемкой отрасли, как промышленность строительных

материалов,
перспективен. Анализ литературных данных по этому вопросу показывает, что пр
и
родные цеолиты действительно
используются как эффективное силикатное сырье для всех силикатных технол
о
гий керамической, стекольной, вяжущих
м
а
териалов

и изделий на и
х основе
.

Кристаллохимические особенности строения цеолитов обуславливают уникальное сочетание его свойств, таких

как
адсорбционные, катионообменные

и
каталитические
.

Сахаптинское месторождение цеолитовых пород расположено в промышленно развитом
Назаровск
ом
районе
Красноя
р
ского края. Продуктивная залежь опытного карьера мощностью до 5 м сложена, в основном, пепл
о
выми
туфами и туффитами дацитового состава. Содерж
а
ние цеолитовых минералов в пределах залежи изменяется от 10
-

15
до 70
-

75% с ма
к
симальным с
одержанием по отдельным пробам
-

85%.

Цеолитовые породы Сахаптинского месторождения представлены двумя разновидностями светло
-
коричневой
-

С
К
и светло
-

зеленой
-

С
З
. Химический состав разновидностей цеолитовых пород Сахаптинского месторождения
бл
и
зок и
отличается содержанием

оксида натрия, таблица 1.


Таблица 1

Средний химический состав цеолитовых пород

Порода

Содержание оксидов, % мас.

SiO
2

Fe
2
O
3

Al
2
O
3

TiO
2

CaO

MgO

K
2
О

Na
2
O


m
ПР

Су
м
ма

С
К

66,01

2,36

12,51

0,34

2,27

1,66

3,24

1,04

10,28

99,71

С
З

64,8
4

2,16

12,77

0,35

2,50

1,79

3,20

0,63

11,12

99,36


Минералогический состав цеолита определялся рентгенофазовым анализом. В результате расшифровки
рентгенограммы установлено, что сахаптинский цеолит состоит из следующих минералов клиноптилолита (d

=


0,89
2;
0,96; 0,97 нм), гейландита (d  0,780; 0,66; 0,510; 0,65; 0, нм), кварца (d  0,181; 0,5; 0,5; 0,6 нм) и
монтмориллонита (d  0,7; 0,; 0,60 нм), полевого шпата (d  0,75; 0,; 0,16) и кристобалита (d  0,0; 0,8;
0,248; 0,19
; 0,186 нм). Так как в составе цеолитовых пород содержатся примесные минералы
-

кварц, монтмориллонит,
полевой шпат и др., для их идентификации выбирали интенсивные и свободные от перекрывания с цеолитовыми
минералами рефлексы.

Целью данной работы являетс
я изучение возможности использования природных цеолитов в составе
силикатных композиций, в которых в качестве вяжущего компонента применялась строительная воздушная известь, а
заполнителем служил природный цеолит, измельченный в щековой дробилке. После изм
ельчения цеолит представляет
собой полидисперсный грубозернистый порошок

с общей

п
ористость
ю

54,4 %
. Ситовой анализ порошка цеолита на
ситах № 1, 05, 0, 01 и 008 показывает

соответственно

следующие остатки на ситах


5, ,1, 10,, 9, и 0,

%, прошло
через сито № 008


0,8

%. При определении гранулометрического состава природных цеолитов седиментационным
методом установлено, что

наибольшее содержание составляю
т

фракции

0.06
-
0.005мм
-

более 70

%, а фракции меньше
0.005мм
-

25,3
-
32,0%.

Для исследований,

на основании ранее проведенных экспериментов, выбрано соотношение компонентов в
составе силикатных композиций известь
,
цеолит, равное 070 п
ри влажности композиций  и 
%. В работе изучались
системы «известь



цеолит



вода»; «известь


цеолит


вода»

(поризованная воздухововлечением); «известь


цеолит


вода


газообразователь», из которых формовались образцы кубики размерами 0х0х0 мм.

Поризация силикатных композиций осуществлялась методами воздухововлечения (при интенсивном
перемешивании композиц
ии) и газообразования (при химическом взаимодействии алюминиевой пудры с гидроксидом
кальция). Для поризации исследуемых силикатных композиций и полу
чения изделий меньшей плотности

известь
перемешивалась с цеолитом и водой затворения вручную, а затем смесь

подвергалась интенсивному перемешивани
ю в
мешалке миксерного действия. П
ри таком перемешивании масса поризуется за счет воз
духововлечения. Из
поризованной таким образом

массы формовались образцы



кубики, выдерживались в формах в сушильном шкафу при
темпе
ратуре 90°С для приобретения начальной механической прочности, необходимой для транспортировки изделий в
автоклав. При поризации силикатных
композиций

за счет газообразования расход газообразователя определялся
расчетным методом по заданной плотности издел
ий. Таким образом, расход компонентов на 1 замес силикатной массы
составил 8,5 г извести (17%), 0 г цеолита (0%), 0,01 г алюминиевой пудры и 1,5 мл воды (%) (при заданной
влажности смеси  %
). Д
ля снятия парафиновой пленки с частиц алюминиевой пудр
ы вводилось 5 % стеарата натрия
от практического расхода алюминиевой пудры. Силикатная композиция приготавливалась следующим образом сухие
компоненты


известь и цеолит тщательно перемешивались вручную, смесь затворялась водой в соответствии с
заданным зн
ачением влажности при интенсивном перемешивании, затем в массу вводилась заранее приготовленная
суспензия алюминиевой пудры, смесь перемешивалась до начала газообразования и выкладывалась в металлич
еские
формы
, предварительно подогретые до

50°С, примерно н
а 1 объема.

Ф
ормы с образцами помещались в термостат для
полного протекания процессов вспучивания и вызревания ячеистой массы в течение  часов. По истечении этого
времени образцы расформовывались, высушивались в сушильном шкафу для приобретения механи
ческой прочности,
необходимой для транспортировки изделий в автоклав.

Основные физико
-
химические процессы, обеспечивающие высокое качество и определенные свойства
силикатных изделий

на основе извести
, протекают при
обработке

их в условиях тепловлажностной
обработки (ТВО)

запариванием. В

процессе

автоклавной обработки образцы приобретают прочность за счет протекания процессов
синтеза новых гидратных соединений в условиях воздействия насыщенного водяного пара высокого давления и
температуры.
Традиционно силик
атные изделия на основе извест
и

запариваются в автоклаве при давлении 0,8 МПа и
температуре 175°С
.

Исследуемые образцы запаривались в автоклаве в заводских условиях

по режиму
1,5


2,5

ч.
В образцах
силикатных изделий в процессе ТВО (
тепло
-
влажностной обр
аботки
) возникают внутренние напряжения, связанные с
воздействием
на силикатную массу
водяного пара высокого давления и температуры
, а также синтеза новых гидратных
соединений
. Для снятия напряжений, к
оторые могут привести к дефорованию

изделий и снижению
их прочностных
характеристик, образцы прокалива
лись

в муфельной печи при температуре 00°С в течение 1 часа. Нагревание образцов
способствует
удалению избыточной свободной влаги,
уплотнению гелеобразных новообразований, частичной
их
кристаллизации
, что по
литературным данным способствует повышению прочности готовых изделий

на 15
-
25 %
.

Образцы


кубики после формования высушивались для достижения транспортировочной прочности,
подвергались тепловлажностной обработке запариванием в автоклаве в заводских услови
ях и затем прокаливались при
температуре 00
°С
. Свойства образцов объемная плотность, предел прочности при сжатии, водопоглощение и
пористость после различных видов технологической обработки приведены в таблице .


Таблица 

Результаты определения объемн
ой плотности, водопоглощения, открытой пористости и прочности образцов
после высушивания, ТВО и термообработки при 00°С


Количество
воды,
затворения,
мл
,

/
%

Средние
зн
а
чен
ия
объе
м
ной
массы
высушенных
обра
з
цов, к
гм
3

Средние
зн
а
чения
об
ъ
емной ма
с
сы
з
а
п
ар
енных

образцов,
к
гсм
3

Средние
зн
а
чения
о
бъе
м
н
ой

масс
ы

образцов после
ТВО и
термо
обрабо
т
ки
,
к
гсм
3

Водо
-
погло
щ
е
-
ние, %

Открытая
пори
с
тость
%

Предел

прочности
при
сжатии,
МПа

«известь

цеолит

вода»

21,5 / 42

13
38

13
45

1
252

2
5,6
9

32,5
0

10,50

14 / 32

1392

1
4
16

1
280

24,26

31,05

7,50

«известь


цеолит
-

вода» (поризованная воздухововлечением)

21,5 / 42

13
10

13
2
5

12
40

3
4,04

42,21

9,74

14 / 32

1350

1
3
16

1230

32,52

40,00

6,10
-

«известь


цеолит


вода


газообразов
а
тель»

21,5 / 42

0,810

0,730

0,714

4
8
,10

34,3
4

2
,8


Анализ экспериментальных данных показывает, что образцы системы «известь



цеолит



вода» имеют
высокую объемную плотность и низкую пористость для теплоизоляционных изделий, а
, значит,
и довольно высокие
значения тепл
о
проводности. Это объясняется т
ем, что пори
с
тость этих изделий обусловлена в основном содержанием
избыточной влаги в образцах, сформова
н
ных методом литья. При ТВО часть воды вступает в химическое
взаимодействие с компонентами с
и
ликатной композиции с образованием гидросиликатных соединен
ий, а при
последующей термообработке избыточная влага удаляется, образуя поры в изд
е
лии.

Объемная плотность изделий системы «известь


цеолит


вода» (поризованная) сн
и
зилась в сравнении с
в
ы
сушенными образцами на 5,


9,9 %, а с запаренны
ми образцами в

среднем на 6, %. В
одопоглощение и пористость
изделий увеличились
,

причем прочность изделий сохранилась на том же уровне,
следовательно,
при сравнении свойств
гот
о
вых образцов систем «известь


цеолит


вода» и «известь


цеолит


вода» (п
о
ризованная) мож
но отметить
эффективность такого способа поризации силикатных систем.

Результаты определения свойств ячеистых образцов

(система
«известь


цеолит


вода


газообразов
а
тель»
)

пок
а
зывают, что изделия при средней плотности 700 кгм
3

имеют прочность
,

удовлетв
о
ряющую требованиям ГОСТа
25485


89 на теплоизоляционные изделия, причем открытая пористость этих изделий снижается.

Таким образом, по результатам выполненных исследований можно сд
е
лать вывод о целесообразности и
эффективности использования
грубодисперсн
ых порошков
ц
е
олитов в составе силикатных композиций для получения
материалов те
п
лоизоляцио
н
ного назначения.


АДСОРБЦИЯ КРАСИТЕЛЕЙ

НА ТОРФЕ

ЖАРКОВСКОГО МЕСТОРОЖ
ДЕНИЯ

Л.С. Боровская

Научный руководитель старший научный сотрудник В.С.

Архипов

Томский полит
ехнический университет, г. Томск, Россия

Торф является природным адсорбентом органического происхождения. Большие запасы торфа, его дешевизна
и доступность делают его перспективным сырьем в процессах очистки промышленных, сельскохозяйственных и
бытовых сто
чных вод. Особенно благоприятны перспективы использования торфа в этом направлении в Западной
Сибири, где сосредоточены крупнейшие торфяные месторождения земного шара.

В разнообразных сточных водах загрязнители зачастую присутсвуют в эмульсированном состоя
нии и в виде
коллоидных растворов. Типичным представителем таких сточных вод являются стоки, загрязненные нефтью и
нефтепродуктами. Для таежных районов Западной Сибири, где ведется разведка и добыча нефти, очистка
нефтезагрязненных стоков является постоянн
ой проблемой защиты окружающей среды.

Для оценки поглотительных свойств торфа по отношению к нефтепродуктам сточных вод могут быть
использованы синтетические красители различных типов. Известно, что красители по своему химическому строению
относятся к орга
ническим соединениям ароматического строения с полисопряженными цепями
(
Белькевич П.И
, 1979)
.

В водных растворах органические красители образуют ассоциаты различной сложности. Это их свойство
позволяет использовать растворы красителей как модельные веществ
а для оценки адсорбционных свойств сорбентов по
отношению к нефтепродуктам и другим загрязнителям сточных вод с близкими физико
-
химическими свойствами. К
таковым относятся сточные воды предприятий пищевой промышленности (молокозаводы, скотобойни, рыбозавод
ы) и
сельскохозяйственных комплексов. Применение красителей для оценки качества сорбентов обусловлено рядом
методических преимуществ стабильность состава красителей, простота приготовления растворов, высокая
чувствительность, экспрессность и надежность фо
токолориметрического определения концентрации красителей в
растворе. В связи с этим красители широко используются для изучения процессов адсорбции в водных растворах. В
частности, для оценки адсорбционной активности осветляющих активных углей используется
катионный краситель
метиленовый голубой
(
Смирнов
А.Д. , 198)
. В экспериментальной практике в аналогичных целях используются и
многие другие красители.

В данной работе для изучения адсорбционных свойств торфа используется катионный краситель метиловый
фиол
етовый (основной фиолетовый К), который в растворе образует окрашенные катионы со структурой
триарилметана. Целью работы являлось определение адсорбционных свойств фракций торфа. Известно, что торф
представляет собой полидисперсное вещество, состоящее из ф
рагментов растений
-
торфообразователей и продуктов их
распада. Можно предполагать, что фракции торфа отличаются по своим адсорбционным свойствам. В данной работе
используется одна фракция торфа с размерами частиц

1 мм.

Используется низинный травяно
-
осоко
вый торф средней степени разложения (5%) отобранный на торфяном
месторождении Жарковское  Шегарского района Томской области. Навеску данного вида торфа (500 г) заливают  л
дистиллированной воды и оставляют на сутки. Затем взбалтывают до получения одноро
дной суспензии и пропускают
через металлическое сито с отверстиями 1 мм. Повторные промывки проводят до тех пор, пока в промывных водах не
будет заметной на глаз мути. Промывные воды сливают в канализацию, а полученную фракцию торфа высушивают на
воздухе д
о относительной влажности 70
-
80%.

Для проведения анализа используется лабораторная сорбционная установка, которая представляет собой
адсорбционную ячейку с определенной высотой неподвижного слоя торфа и перистальтический насос, с помощью
которого и подаетс
я восходящим потоком раствор красителя (С1000 мгдм
3
). За время протекания процесса адсорбции
отбирается несколько проб фильтрата определенного объѐма и замеряется их оптическая плотность. Для измерения
оптической плотности в данной работе используется фо
тоэлектороколориметр ФЭК
-
56М. Для этого заранее была
проведена калибровка прибора для рабочей концентрации раствора красителя, равной 1000 мг дм
3
. В мерные колбы
емкостью 50 мл с помощью бюретки отбирают 0,1; 0,; 0,; 1; 1,5 и  см
3

раствора основного ф
иолетового К рабочей
концентрации. Доливают колбы дистиллированной водой до метки и хорошо перемешивают. Полученные концентрации
красителя составят 1; ; ; 10; 15 и 0 мг дм
3
. Оптическую плотность растворов замеряют на фотоэлектроколориметре
при ширине к
юветы 10 мм и длине волны 580 нм. По результатам измерений строят график в координатах ―оптическая
плотность
-

концентрация‖, который используют при последующих измерениях в качестве калибровочного.

В результате проведения данного анализа была определена д
лительность работы неподвижного слоя торфа до
проскока красителя в фильтрате. Причем данная величина была получена для различных высот слоя адсорбента,
которые составили 1, , , 6, 9, 1, 15, и 18 см. Полученные данные могут быть обработаны по методике Н.
А. Шилова, в
результате чего можно определить продолжительность работы слоя адсорбента любой длины
(
Адсорбционная

«, 1981)
.

Длительность работы адсорбционного фильтра до появления в профильтрованном потоке воды удаляемого
вещества в концентрации, превышающ
ей предельно допустимую, и длина слоя адсорбента связаны уравнением Н.А.
Шилова


t
ф

=
kL

-

t
0

,


где
t
ф



период защитного действия фильтра;
k



коэффициент защитного действия;
L



длина слоя адсорбента;
t
0



потеря времени защитного действия.

Введение в
уравнение Шилова величины
t
0

связано с тем, что работа фильтра до момента появления
«проскока» загрязнений в фильтрат возможна только при условии, что длина слоя адсорбента больше некоторой
минимальной величины, называемой «мертвым слоем»
L
м
.

Поскольку ско
рость адсорбции определяется скоростью массопереноса, процесс поглощения вещества из
потока воды протекает не мгновенно, а в течение некоторого периода, то и концентрация в потоке уменьшается от
начальной (
С
0
) до
0

за этот же период. При этом элемент поток
а воды переместиться на расстояние
L
0
. Участок слоя
адсорбента, в котором происходит снижение концентрации загрязнений от
С
0

до
0
называется «работающим слоем».

Важной характеристикой процесса динамической сорбции является удельная динамическая адсорбция
А
р
,
которая может быть определена по формуле


А
р

= C
0
kv
ф

,


где
С
0



исходная концентрация извлекаемого компонента, гм
3
;
v
ф



скорость фильтрования, мч.

Если удаляемые компоненты являются в данных условиях слабо адсорбируемыми веществами, необходимо
учит
ывать, что в фильтрационном слое они находятся в виде раствора, заключенного в межзерновом пространстве и
больших порах зерен загрузки адсорбента. В этом случае удельная динамическая адсорбция А
р
, гм
3
, определяется по
формуле


А
р

= C
0
(
kv
ф
-


)
,


где


-

порозность слоя загрузки, м
3
м
3
.

Уравнение Шилова позволяет определить продолжительность работы слоя адсорбента любой длины
L



L
0
,
если экспериментально установлены величины
k

и
t
0

для заданного режима сорбции.
k

и
t
0

легко найти, если построить
графическ
ую зависимость в координатах ―время проскока


длина слоя‖.
k

будет равен тангенсу угла наклона
полученной кривой, а
t
0

легко найти, если продлить полученную кривую до пересечения с осью
t
.

Время проскока в исследованных слоях изменяется от 110 до  мин
ут. Длина работающей зона адсорбента
составила  см.


Литература



Адсорбционная технология очистки сточных вод
.
/
Под ред.

А.М. Когановский,
и др.
-
К.
Техника, 1981.
-

175с.



Белькевич П.И. Торф и проблемы защиты окружающей среды. Мн., ‖Наука и техника‖, 1979
.
-

6 с.



Смирнов
А.Д. Сорбционная очистка воды.
-

Л.

Химия, 198.





168 с
.


ПОЛУЧЕНИЕ ВЯЖУЩИХ МА
ТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ Н
ЕФЕЛИНОВЫХ
ШЛ
А
МОВ

АЧИНСКОГО ГЛИНОЗЕМНО
ГО КОМБИНАТА

Вольхина Т.А.

Научный руководитель доцент В.А.

Лотов

Томский политехнический универ
ситет, г.
Томск
, Россия

Попутные продукты и отходы переработки глиноземсодержащего сырья образуются в технологическом цикле
в виде шламов. Превращение отходов в полезный продукт становится важной народохозяйственной проблемой.

Для успешного использования
побочных продуктов промышленности необходимо

-

готовить из отходов такой продукт, потребность в котором достаточно велика;

-

выпускать продукт, удовлетворяющий требованиям потребителя по стоимости и постоянству свойств.

В настоящее время рациональное исп
ользование минерального сырья предполагает как собственно
комплексное производство, не дающее отходов, так и методы утилизации отходов существующих производств.

В проблеме комплексного использования минерального сырья и утилизации промышленных отходов в
едущая
роль принадлежит производству строительных материалов.

Промышленные отходы можно использовать для получения вяжущих веществ. В настоящее время
комплексным сырьем для производства оксида алюминия, соды и цемента являются нефелиновые породы.
Системат
ические исследования свойств нефелинового шлама показали, эффективность применения нефелинового
шлама как сырья для производства портландцемента, а также для получения нового вяжущего вещества


«нефелинового цемента».

Нефелиновый шлам является побочным п
родуктом комплексной переработки нефелиновых руд на глинозем и
содопродукты. Большая часть нефелинового шлама направляется на шламовое поле для намыва дамбы и
складирования. Он используется в качестве сырьевого компонента для производства строительны
х материалов
цемента и силикатного кирпича.

Продукт со шламового поля


так называемый натуральный нефелиновый шлам


на 70



80% представлен
двухкальциевым силикатом СаО

SiO


в его


и




модификациях. В качестве примесей присутствуют силикаты,
гидроа
люминаты, гидроферриты, карбонаты и другие. Характерной особенностью нефелинового шлама является
высокая пористость его частиц (
30
-
60%) при размере пор от 10 мкм до 1000мкм.

Также нефелиновый шлам является продуктом выщелачивания нефелиноивестковых спеков,

образовавшихся
по реакции

(Na,K)

O

Al

O


2SiO


+ 4CaCO


(Na
,
K)

O

Al

O


+ 2(2CaO

SiO

) + 4CO


Применение нефелинового порошка на основе нефелиновых пород Ачинского глиноземного комбината в
технологиях малой стройиндустрии для производства пенобетона, те
рмоблоков и других позволит осуществить
комплексный подход.при котором выполнение одной производственной операции влечет за собой обязательное и
логическое продолжение в осуществлении обеспечения законченности процесса в цепочке технологических реше
ний
(Утилизация отходов


производство строительных материалов


строительство)
.

Многочисленные исследования нефелиновых шламов показали сравнительно низк
ую их гидравлическую
активность
, которую
можно
повысить

путем тонкого измельчения
, воздействием гидрот
ермальной обработки, а также
методами электротермической, кислотной и щелочной предварительной обработкой.


Таблица 1

Химичес
кий состав нефелинового шлама,%


П.п.п.

SiO
2

Al
2
O
3

Fe
2
O
3

CaO

MgO

SO
3

Na
2
O

K
2
O

R
2
O

(по
Na
2
O
)

R
2
O

отм.

Нефелиновый шлам для
произ
водства п

ц

1,82

30,55

3,24

4,01

55,83

1,42

0,18

1,49

0,58

1,87

0,4

Нефелиновый шлам с
поля

4,53

28,8

3,62

4,54

52,77

1,44

0,38

2,14

0,89

2,73

0,88


В настоящей работе использовался кислотный способ предварительной обраб
отки нефелина. С
ырье
обрабатывало
сь 50% раствором соляной кислоты
,

при этом возможно протекание следующих химических реакций

2
СаО

SiO


+ 4
HCl

2
CaCl


+
Si
(
OH
)



или


2
CaO

SiO


+ 2
HCl


CaCl


+
CaO

SiO


+
H

O

В работе нефелиновый шлам смешивался с раствором соляной кислотой до образова
ния нейтральной среды

H
7) и из этой смеси формовались образцы, которые затем высушивались на воздухе и подвергались испытанию на
прочность при сжатии.
Полученные

образцы пок
азали небольшую прочность и, по
этому к частично
нейтрализованному шламу

добавлялся цемент в количестве 10,

20,

0 и
0%. Из этого вяжу
щего формовались образцы
-
кубики и
выдерживались в воздушно
-
влажной среде
. В последствии
исследовалась кинетика набора их прочности
через ,

7,

14,

8 суток твердения и последующего высушивани
я. Результат
ы испытаний представлены в таблице
2
.



Таблица 

Измен
ение прочности готовых образцов

Материал

Предел прочности при сжатии кг

с

см


 сут.

7 сут.

1 сут.

8 сут.

Цемент
-
10%

Неф
елиновый
шлам
-
90%

5,7

16,34

33,17

-

Цемент
-
20%

Неф
елиновый

шл
ам
-
80%

13,53

17,86

41,58

-

Цемент
-
30%

Неф
елиновый
шлам
-
70%

78,84

103,34

140,83

-

Цемент
-
40%

Неф
елиновый
шлам
-
60%

131,80

154,59

-



На основе полученных данных, приведенных в
таблице
 выбран состав с содержанием цемента


0% и
нефелинового шлама



70% и из него формовались образцы
-
кубики. В качестве наполнителей использовались
кварцевый песок, перлит и вермикулит. Прочность образцов изготовленных с песком через  суток воздушно
-
влажного
твердения показали прочность при сжатии



55,9 кгссм
2
.

Таким
образом, в ходе прове
денных исследований установлено
, что композиция из вяжущего, полученного на
основе предварительно нейтрализованного кислотой нефелинового шлама и цемента позволяет получать
строительные изделия различного назначения с достаточно
высокой прочностью.


ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕНИЯ В
СЕРЕБРЯНЫХ РУДАХ МЕТ
ОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ

Л.Г. Гольц

Научный руководитель профессор Н.А. Колпакова

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

В последнее время значительно возрос интерес к р
ению. Металлический рений и его сплавы обладают
уникальными физико
-
химическими свойствами, что обеспечивает их применение в важнейших областях современной
техники. Высокая температура плавления (180ºС) и
хорошие

механические свойства при высоких температу
рах
обеспечили его применение в производстве жаропрочных сплавов, а малая упругость паров при этих температурах и
высокое удельное сопротивление дает возможность широкого применения его в электронной технике. Кроме того,
рений используется в аналитической
химии
(
Борисова Л.В.

и др.
,
1
974)
.

Рений является редким и рассеянным элементом, одним из наименее распространенных в земной коре.
Самостоятельных минералов рения не найдено кроме тонкодисперсного джезказганита, открытого в 1961 г. Рений
обнаружен во многи
х минералах других элементов, в породах и в метеоритах. Одной из проблем поиска и разведки
полезных ископаемых является оценка содержания в рудах и рудных концентратах рения, который встречается
одно
временно в различных типах руд (
Эммонс В.
, 1935)
.

Основн
ыми источниками получения рения являются молибденитовые, медные и серебряные концентраты,
продукты их переработки, а также отходы от переработки этих концентратов. Вследствие низкого содержания рения в
рудах и концентратах извлечение производится попутно в

процессе переработки этих руд на основные элементы
(молибден, медь, серебро).

Все технологические схемы переработки сырья связаны с переводом соединений рения в растворы и
последующим извлечением рения из них. Для перевода в раствор используются водное и

щелочное выщелачивание (с
добавками окислителей), спекание с известью с последующим водным выщелачиванием, повторный окислительный
обжиг пылей с возгонкой
Re
2
O
7

и с последующим водным выщелачиванием, кислотное, солевое или электрохимическое
выщелачивание.

Для выделения рения из растворов в настоящее время используются методы осаждения
малорастворимых соединений (перрената калия и др.); методы цементации; методы ионного обмена и сорбционные
методы; экстракционные методы; электролитическое осаждение.

Целью д
анной работы было изучить возможность определения рения методом инверсионной
вольтамперометрии в рудах и рудных концентратах, содержащих большое количество серебра. Для этого необходимо
было изучить влияние ионов серебра на вольтамперные характеристики ано
дного пика рения.


Таблица 1

Результаты определения рения (
VII
) методом «введено
-
найдено» в растворах, содержащих 50.00 мгкг серебра.
Фон 1 М
H
NO
3


№ пп

Введено, мгкг

Найдено (без УФО), мгкг

Найдено (с УФО), мгкг

1

100.00

51.20

89.60

2

100.00

47.30

99.02

3

100.00

81.20

97.10

4

100.00

39.80

96.50

5

100.00

45.50

88.50

6

100.00

61.80

96.10

7

100.00

73.50

94.20

8

100.00

59.90

97.68

9

100.00

71.40

96.30

10

100.00

80.70

98.78


Проведенные эксперименты показали, что присутствие в анализируемых раст
ворах ионов серебра приводит к
увеличению анодного пика рения. При этом нарушается линейность калибровочных графиков, и определение рения
методом добавок дает в этом случае заниженные результаты.


Таблица 

Определение рения в минерализованных рудах Кузнец
кого Алатау при отделении серебра УФО


№ пп

№ пробы

С
Re
·10
5
, %

С
Re
·10
5
, % (после УФО)

1

2011/6

11
.40

41.20

2

3016/1

5.60

10.00

3

3017/2

19.50

40.00

4

3020/7

4.90

9.40

5

4007/3

1.01

7.12

6

5031

0.87

3.41

7

5037

0.91

3.25

8

3019

7.12

10.42

9

3020/6

4.35

8.31

10

3025

0.98

3.19


Таким образом, для количественного определения рения в серебряных рудах и рудных концентратах
необходимо из анализируемых растворов удалять серебро. Нами рассмотрена возможность восстановления ионов
серебра (
I
) до металла пу
тем облучения растворов ультрафиолетом (УФ
О
) (табл. 1). Известно, что при таком облучении
восстановление ионов рения (
VII
) до металла не происходит
(
Немондрук А.А
. и др., 199)
.

Из таблицы видно, что при облучении УФ в анализируемых растворах найденное сод
ержание ионов рения
(VII) близко к введенному.

Методика определения рения из серебряных руд и рудных концентратов была проверена на реальных пробах
Кузнецкого Алатау. Результаты эксперимента приведены в таблице .

Из таблицы видно, что при облучении УФ ре
зультат получается значительно выше. Правильность результатов
определения проверяли методом

введено
-
найдено

.


Л
итератур
а

1.

Борисова Л.В., Ермаков А.Н. Аналитическая химия рения.
-

М. Наука, 197.


151

с.

2.

Эммонс В. Вторичное обогащение рудных месторождени
й.
-

М
-
Л
.
 ОНТИ НКТП СССР,

1935.



487

с.

3.

Немондрук А.А., Безрогова Е.В. Фотохимические реакции в аналитической химии.

-

М
.
 Химия, 199.



169
с.



ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ

И ЗОЛОТА В СЕРЕБРЯНЫ
Х РУДАХ МЕТОДОМ
ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМ
ПЕРОМЕТРИИ

Э
.
В
.
Горчаков
,
З
.
С
.
Михайлова


Научный

руководитель

проф
ессор
Н
.
А
.
Колпакова


Томский

политехнический

университет
,
Россия
,
г
.
Томск

Одной из проблем поиска и разведки полезных ископаемых является оценка содержания в рудах и
рудных
концентратах золота и палладия, которые вст
речаются одновременно в различных типах руд.
Золото и палладий
относятся к рассеянным элементам.

Золото встречается в кварцевых золотоносных жилах как в самородном виде, так и в
виде сульфидов или арсенопирита. Палладий встречается в сульфидных медно
-


никелевых рудах, являющихся ценным
сырьем, а также в некоторых золотоносных песках. Чистый металлический палладий встречается в виде отдельных зерен
в плати
новых рудах и в виде сплава с золотом и с серебром или с обоими металлами в рудах богатых серебро
-
с
одержащими минералами. Важнейшими минералами палладия являются палладистая пла
тина
(
Pd
,
Pt
) , станнопалладит
(
Pd
3
Sn
2
) , плюмбопалладит (
Pd
3
Pb
2
), арсенопалладит (
Pd
3
As
)
, ста
биопалладит
(
Pd
3
Sb
)
,бреггит (
Pt
,
Pd

,
Ni

)
S

.

Рудная минерализация пород представ
лена различными минералами серебра, насчитывающими более
10
видов, включая самородное серебро. Промышленное значение имеют около 0 минералов. Некоторые из них
представлены ниже самородное серебро
-

Ag

, галогениды серебра (кераргирит, бромирит,
эмболит,
иодирит ), сульфиды
(аргентит
-

Ag
2
S
,

штромейерит

-

AgCuS
,
маккинстрит
-

(
Ag
,
Cu
)
2
S
,
ял
паит
-

Ag
2
CuS
3
),
сульфоарсениды и сульфоселениды
(пираргирит
-

Ag
3
SbS
3
, прустит
-

Ag
3
AsS
3
, сте
-
фанит
-

Ag
5
SbS
4
, полибазит
-

Ag
9
SbS
6
,
пеарцит
-

Ag
9
AsS
6
,
тетраэдрит
серебрис
тый
-

4(
Cu
2
Ag
2
)
S
×
Sb
2
S
3
, теннантит серебристый
-

4(
Cu
2
Ag
2
)
S
-
As
2
S
3
,
а также теллуриды (петцит , сильванит , крен
-
нерит и калаверит) и сульфосоли, характерные для золото
-

серебряных месторождений (Клюева, 1995; Калинин, 00;
Эммонс, 195; Химический«, 198
3).

Кларковые содержания этих металлов в рудах находятся в пределах 10

6

10

7
% масс. Для определения
таких
содержаний в рудах наиболее часто используют пробирное концентрирование с дальнейшим определением золота и
палладия одним из высоко чувствительных ин
струментальных методов анализа.

Целью данной работы было изучить возможность определения золота и палладия методом инверсионной
вольтамперометрии в арсенопиритных рудах с сульфидной минерализацией, содержащих большое
количество серебра.
Для этого необходим
о было изучить влияние ионов серебра на вольтамперные ха
рактеристики анодного пика золота и
палладия.



Таблица 1

Результаты определения золота () и палладия () методом «введено
-
найдено» в растворах, содержащих
десятикратный избыток серебра. Фон 0.1 М
HCI



Проба

Введено
Au
3+
, С
.
10
4

гл

Найдено
Au
3+
, С
.
10
4

гл

Au
3+

+
Ag
+

0,1

0,095

Au
3+

+
Ag
+

0,2

0,15

Au
3+

+
Ag
+

После УФО

0,2

0,18

Проба

Введено
Pd
2
+
, С
.
10
4

гл

Найдено
Pd
2
+
, С
.
10
4

гл

Pd
2
+

+
Ag
+

0,2

0,18

Pd
2
+

+
Ag
+

0,4

0,33

Pd
2
+

+
Ag
+

После УФО

0,4

0,39


Проведенные эксперименты показали, что присутствие в анализируемых растворах ионов серебра при
водит к
увеличению анодного пика палладия и золота. При этом нарушается линейность калибровоч
ных графиков и
определение золота и палладия методом добавок
дает в этом случае заниженные ре
зультаты (табл. 1 для солянокислого
фона, табл.  для азотнокислого фона).

Нами рассмотрена возможность восстановления ионов серебра (1) до металла путем облучения растворов УФ
-
излучением. Известно, что при таком облучении
восстановление ионов золота () и ионов палладия () до
металла не
происходит (Немондрук и др., 199).

Проведенные нами исследования солянокислых растворов методом инверсионной вольтамперметрии (ИВ)
показало, что при ультрафиолетовом облучении (УФО) раст
во
ра, содержащего ионы серебра (1) и ионы золото ()
или ионы палладия () , происходило частичное восстановление ионов серебра в растворе, поэтому найденное
содержание ионов золота () и ио
ны палладия () после
ультрафиолетовом облучении

растворов бл
изко к
введенному. Ток анодного пика серебра при этом
резко уменьшался.



Таблица 

Результаты определения золота ()и палладия () методом «введено
-
найдено» в растворах, содержащих
десятикратный избыток серебра. Фон 0,1 М HNO
3



Проба

Введено
Au
3+
, С
.
10
4

гл

Найдено
Au
3+
, С
.
10
4

гл

Au
3+

+
Ag
+

0,2

0,18

Au
3+

+
Ag
+

0,2

0,16

Au
3+

+
Ag
+

После УФО

0,2

0,19

Проба

Введено
Pd
2
+
, С
.
10
4

гл

Найдено
Pd
2
+
, С
.
10
4

гл

Pd
2
+

+
Ag
+

0,2

0,18

Pd
2
+

+
Ag
+

0,4

0,30

Pd
2
+

+
Ag
+

После УФО

0,4

0,36


При облучении азотнокис
лых растворов, содержащих ионы серебра (1 ) и ионы палладия (), восстановление
ионов серебра не наблюдалось.


При этом облучение растворов УФ приводило к увеличению аналитического сигнала как серебра, так и
палладия. И результаты определения ионов палла
дия () и ионов золота () оказываются заниженными.


Таким образом, метод ИВ не позволяет определять ионы золота () и ионы палладия () в растворах,
содержащих ионы серебра (1). Для выделения ионов золото () нами использована способность ди
-
этилово
го эфира
экстрагировать ионы золота () из солянокислых растворов.

Отделение ионов палладия () от матрицы пробы
проводилось путем экстракции диметилглиоксиматного комплекса палладия () хлороформом. При этом экстракция
ионов золота и палладия позволяет

устранить мешающее влияние не только ионов серебра (1), но и ионов железа (),
меди () и др. Мышьяк, сера, селен и сурьма удаляются при обжиге пробы.


Таблица 

Результаты определения Au и Pd в стандартных образцах медного и никелевого шламах, определ
енные разными
методами



Проба 
лаборатория

Содержание золота, гт

ИВА, Томск

КЗЦМ

Норникель

ЦНИГРИ

ПЗЦМ

СО
-
1

Шлам

м
едный, C
Ag
5,5 гт

0,0 ±0,015

0,233

0,244

0,200

0,232

СО
-
2

Шлам н
икелевый,

C
Ag
0, гт

0,0 ±0,010

0,044

0,040

0,039

0,038

Проба 
лаборатория

Содержание палладия, гт

ИВА, Томск

КЗЦМ

Норникель

ЦНИГРИ

ПЗЦМ

СО
-
1 Шлам

Медный, C
Ag
5,5 гт

,0 ± 0,0

2,03

2,04

1,46

2,00

СО
-
2

Шлам
н
икелевый,

C
Ag
0, гт

1,51 ±0,0

1,48

1,51

1,35

1,50



С целью устранения большого влияния серебра в а
нализируемых растворах проводилось осаждение большей
части ионов серебра(1) в виде AgCl

на стадии пробоподготовки путем кипячения анализируемой породы с соляной
кислотой. Так как экстракция ионов золота () и ионов палладия () проводится из солянокислы
х растворов, то эта
операция не вносит дополнительной ошибки в определение золота и палладия методом ИВ (табл. ).


Литература

1.

Клюева Н.Д. Повышение эффективности процесса цианирования упорных серебросодержащих
руд с
использованием окислителей и комплексоо
бразователей  Руды и металлы.


М., 1995.


№1.


С. 58
-
64.

2.

Калинин А.И., Константинов М.М., Стружков С.Ф. Геологическое строение золото
-
серебряного
месторождения
ольча, Омолонский массив  Руды и металлы.


М., 00.


№ .


С
.

41
-
46.

3.

Немондрук А.А.,

Безрогова Е.В. Фотохимические реакции в аналитической химии.


М. Химия,
1992.


169с.

4.

Химический энциклопедический словарь Под ред. И.Л. Кнунянц.
-
М.Советская энциклопедия,
1983.
-

79 с.

5.

Эммонс В. Вторичное обогащение рудных месторождений.
-

М. ОНТИ

НКТП СССР, 195.


80 с.




ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВ
НЫХ ХИМИКО
-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙ
СТВ
МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ С
ИБИРСКОГО РЕГИОНА ДЛ
Я ПОРИСТОЙ
КЕРАМИКИ

Е.Ю. Егорова

Научный руководитель доцент Т.В. Вакалова

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

В

настоящее время в мировой промышленности получило широкое распространение использование в
технологических процессах изделий из пористой проницаемой керамики. Существует множество работ, посвященных
разработке такого вида керамики с использованием различны
х природных и искусственных материалов. Однако и
сейчас остается актуальным получение пористой керамики, сочетающей в себе хорошую проницаемость и высокие
прочностные характеристики.

Характер пористой структуры
керамики
определяется химико
-
минералогически
м составом сырья, составом
сырьевой шихты, способом формования, условиями термической обработки и др.

В нашей работе были исследованы светложгущееся глинистое сырье Кайлинского, Компановского и
Гурьевского месторождений и цеолиты Сухаптинского месторождени
я. Так же были исследованы глины из
месторождения апатитов штата Флорида (США) для выявления пригодности использования такого вида сырья в
процессе получения пористой керамики в связи с повышенным содержанием в нем апатитов.

Минеральный состав исследуемых

образцов определялся рентгенофазовым и ИК
-
спектрографическим
анализами. Данные, полученные при расшифровке дифрактограмм, и ИК
-
спектров свидетельствуют о полиминеральном
составе исследуемого сырья. Преимущественно каолинитовый состав выявляется в кайлинск
их, гурьевских глинах и в
компановском каолине. Для компановской глины и глины из месторождения апатитов установлено преимущественное
содержание иллитовых глинистых минералов.

Однако основная часть этих глин представлена гидроксиапатитом.

Гранулометрически
й состав исследуемого сырья определялся пипеточным
методом по ГОСТ 116.
-
81
.
Согласно полученным результатам, представленным в табл. 1, глины относится к среднедисперсным а согласно
диаграмме Охотина к пылеватым глинам.


Таблица 1

Гранулометрический сост
ав исследуемых глин

Месторожджение

Содержание, %, фракции размером, мм

1
-
0,25

0,25
-
0,06

0,06
-
0,08

0,01
-
0,005

0,005
-
0,001



0,001

Кайлинское

белая

1,88

1,38

41,26

0,88

22,76

31,84

серая

0,16

1,92

29,60

10,72

25,20

32,40

Компановское

каолин

8,49

12,66

33,33

6,32

19,20

20,00

глина

1,04

10,74

36,58

2,44

17,80

31,40

Гурьевское

глина

0,77

2,35

35,52

18,92

26,24

16,20

Штат Флорида

глина

2,47

3,59

18,50

4,54

21,84

49,56


Согласно данным химического анализа, исследуемые глинистые породы отличаются значите
льными
вариациями химического состава (табл.).

По содержанию Al
2
O
3

в прокаленном состоянии кайлинские и компановские
глины относятся к группе полукислого сырья. Компановский каолин и гурьевская глина к группе основного сырья
(содержание AlO в прокаленно
м состоянии 1,1 и 8,7% соответственно).

Низкое содержание красящих оксидов обнаружено в глине Гурьевского месторождения и Компановском
каолине.

Высокое содержание оксида кальция в пробах глины месторождения апатитов вызвано большим содержанием
гидроф
осфата кальция, наличие которого установлено рентгенофазовым и ИК
-
спектрографическим анализами.

Исследования по оценке пластических свойств, определяющих связующую способность глин, показали
высокую пластичность глин месторождения апатитов, число пластично
сти которых равно 51.

Для глин
гурьевского

и кампановского месторождений найденное число пластичности равно 1 и 6
соответственно, что указывает на умеренную пластичность этих глин. Все остальные глины нами были определены как
малопластичные.


По сушильны
м свойствам компановские глины и глины месторождения апатитов являются высоко
чувствительными к сушке. Коэффициент чувствительности к сушке (КЧ) американской глины достигает 1,8. Такое
сырье требуют необходимости отошения. Высокую чувствительность к сушке
показала так же компановская глина 0,99.
Остальное сырье нами было определено как умеренно пластичное, КЧ на уровне 0,7.

Исследования свойств глин после обжига показали, что глина Компановского месторождения и глины из
месторождения апатитов являются легк
оплавким сырьем, а каолин Компановского, глины Гурьевского и Кайлинского
месторождений
-

тугоплавкие. Вспучивание образцов компановской и апатитсодержащей глины наблюдалось уже при
температуре 9000С. Легкоплавкость этих глин вызвана преимущественным содер
жанием гидрослюдистых минералов.

Образцы кайлинской, гурьевской глины и каолина Кампановского месторождения показали высокие
прочностные свойства после обжига. Так, механическая прочность образцов этих глин после обжига при температуре
1000С достигает

80 МПа. После обжига при 1000С наблюдалось остекловывание образцов.

Минералогический состав цеолита Сухаптинского месторождения Красноярского края также как и глинистых
пород оценивался с помощью рентгонофазового анализа. Полученные при расшифровке рентг
енограмм данные
свидетельствуют о полиминеральном составе цеолитовой породы, который представлен, гейландитом, клиноптилолитом
и морденитом в различных соотношениях. В качестве примесей присутствуют кварц и небольшое количество глинистых
минералов.


Таблиц
а 

Химический состав исследуемого сырья
















Исследование це
олитовой породы при нагревании проводилось дериватографически и с помощью
рентгенофазового анализа прокаленной цеолитовой породы при 950 и 1000°С.

Анализ поведения цеолитов при нагревании (по данным дериватографических исследований) позволил
определить пла
вную непрерывную дегидратацию, причем основная цеолитовая вода (порядка 75% от общей потери
массы) удаляется уже к 00

С. Полное удаление воды завершается к 780

С. На дифференциальной кривой наблюдается
три эндоэффекта первый


в интервале температур 50

3
00

С, который обусловлен ударением адсорбированной воды;
второй


в интервале температур 50

580

С, связанный с разложением глинистой составляющей; третий


в интервале
температур 800

870

С, что объясняется разрушением кристаллической решетки породообразую
щих минералов.

Таким образом, специфика физико
-
химических и технологических свойств исследуемого пластичного сырья
указывает на целесообразность его опробования в составах пористой керамики. Очевидно, что использование
кайлинских, гурьевских глин и компано
вского каолина значительно увеличит прочностные свойства керамики,
обусловленных минералогическим составом глин. При использовании легкоплавких глин компановсокого
месторождения и глин месторождения апатитов штата Флорида следует учитывать наличие в этом с
ырье
вспучивающихся компонентов.


ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖН
ОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ СУХИХ

БАРЬЕРНЫХ СМЕСЕЙ
НА ОСНОВЕ КАОЛИНА

СЫРЦА КОМПАНОВСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Е.Ю. Егорова, А.А. Решетова

Научный руководитель доцент Т.В
.
Вакалова

Томский политехнический университет, г.

Томск, Россия

Назначение барьерных материалов в конструкции катодных устройств алюминиевых электролизеров сводится
к предотвращению проникновения агрессивных компонентов (расплавов и паров натрия и фтористых солей) в
теплоизоляционную часть цоколя электр
олизера. В качестве барьерных материалов в современных электролизерах
используются либо традиционные изделия в виде кирпичей и плит, либо неформованные материалы в виде сухих
барьерных смесей и бетонов различного химико
-
минералогического состава, главным о
бразом алюмосиликатного,
причем оптимальной величиной
SiO
2

считается 60
-
7%. Поэтому основным сырьем для получения барьерных
материалов независимо от способа их получения (формованные или неформованные) являются природные
алюмосиликатные породы


огнеупорн
ые глины и каолины.

Сырье


Кайлинское

Компановское

Гурьевское

Американское

белая
глина

серая
глина

каолин

глина

глина

глина

содержание оксидов,


% масс

SiO
2

65,46

64,75

58,30

67,0
8

51,22

33,61

Al
2
O
3

21,97

21,
16

27,5
4

17,
65

34,68

13,05

Fe
2
O
3

2,31

1,4
0

0,4
0

3,
17

1,24

3,39

CaO

1,38

1,2
0

2,0
0

2,
78

1,13

13,66

MgO

0,44

0,
56

0,41

0,5
0

1,25

3,25

P
2
O
5

-

-

-

-

-

11
,
40


m
прк

8,41

10,7
3

10,17

8,81

9,74

16,92

сумма

99,97

99,80

98,41

99,99

99,2
6

95,
28

Уникальность Компановского месторождения каолинов, расположенного вблизи г. Зеленогорска
Красноярского Края, заключается в том, что глинистые породы этого месторождения представлены каолинами высокого
качества. В настоящее время это мес
торождение находится на начальном этапе разработки.

В данной работе проведена оценка возможности использования каолина данного месторождения для
получения сухих барьерных смесей.


Таблица 1

Гранулометрический состав каолина


сырца


Содержание, %, частиц
размером, мм

1
-
0,25

0,25
-
0,06

0,06
-
0,08

0,01
-
0,005

0,005
-
0,001



0,001

8,49

12,66

33,33

6,32

19,20

20,00


Результаты оценки гранулометрического состава пипеточным методом позволяют классифицировать
исследуемый каолин как среднедисперсное глинистое сырье
, а согласно диаграмме Охотина
-

как пылеватую глину
(табл. 1). Причем содержание собственно глинистых частиц в каолине
-
сырце составляет не более 0 %, а содержание
песчаной фракции
-

свыше 0 %.

Согласно химическому составу (табл. ) по содержанию
Al
2
O
3

в прокаленном состоянии каолин представляет
собой основное сырье с весьма низким содержанием красящих оксидов (содержанием
Fe
2
O
3
менее 1,0 %).


Таблица 

Химический состав каолина
-
сырца в воздушно
-
сухом состоянии

Содержание оксидов, % масс

SiO
2

Al
2
O
3

Fe
2
O
3

CaO

MgO


m
прк

сумма

R
2
O
*

58,30

27,54

0,40

2,00

0,41

10,17

98,82

1,12

*
-
содержание щелочей находили по разности (100


сумма), %


Рентгенофазовый анализ исследуемого сырья позволил выявить мономинеральность (каолинитовый состав)
глинистой составляющей
. В качестве примеси присутствует кварц.


Таблица 

Пластические, формовочные свойства и связность каолина
-
сырца

Влажность
W
абс.
, %

Формовочные свойства

Связность

сж
,
МПа

Огнеупорность,
0
С
(по расчету)

п
редел

текучести

граница
раскатывания

число

пластичн
ости

полное
водосодержание
(
W
отн.
) %

водо
-
затворяемость

(
W
абс.
) %

33,0

18,6

14,4

20,0

25,0

2,6

1750


Сопоставление результатов химического и ретгенофазового методов анализа позволяет путем несложных
расчетов количественно оценить минералогический соста
в каолина сырца каолинит

75%, свободный кварц


18%,
кальцит
-

,6%, другие минералы


3,6%.

Особенности гранулометрического и минералогического составов компановского каолина определяют его
технологические свойства, обусловливая высокую пластичность, св
язность, малую чувствительность к сушке и высокую
огнеупорность.

В результате исследований сушильных свойств установлено, что исследуемый каолин является
малочувствительным к сушке глинистым сырьем с коэффициентом чувствительности к сушке по Носовой равны
м 0,58,
и с воздушной усадкой на уровне 6%.

Исследования поведения каолина при нагревании показали, что процесс спекания каолина начинает
развиваться с температуры 1100
о
С, а к 100
о
С полностью завершается, при этом формируется высокопрочная
керамическая ст
руктура с прочностью на сжатие более 70МПа.

Таким образом, предварительные исследования основных технологических свойств каолина
-
сырца
Компановского месторождения свидетельствуют о принципиальной возможности использования его для получения
сухих барьерных
смесей.


УПЛОТНЕНИЕ СТЕКОЛЬНЫ
Х ШИХТ КАК ЭФФЕКТИВН
ЫЙ СПОСОБ РЕШЕНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕ
М СТЕКОЛЬНОГО ПРОИЗВ
ОДСТВА

М.Г. Ессе, А.В. Прошкина

Научный руководитель доцент О.В. Казьмина

Томский политехнический университет,

г. Томск,

Россия

В ряду технико
-
экон
омических показателей, определяющих эффективность стекольного производства, в
последние годы наиболее актуальными становятся экологические, поскольку охрана атмосферного воздуха,
поверхностных и подземных вод от загрязнений выбросами и сбросами промышленны
х предприятий имеет глобальное
значение для будущего человечества. В современных условиях при наличии вредных выбросов в атмосферу
применяется исчисление экологического ущерба окружающей природной среде, на основании которого с предприятий
взимается плата
за ее загрязнение. Решение экологических проблем на производстве стеклотары также является
актуальным, причем необходимо соблюдать не только требования по сокращению выбросов вредных веществ в
атмосферу, сбросов загрязняющих веществ в водоемы, но и утилизи
ровать отходы производства.

В данной работе рассмотрены некоторые направления защиты окружающей среды на производстве компании
«САФ», выпускающей стеклянную тару разнообразного ассортимента из стекла марки БТ
-
1. Состав данного стекла и
шихты приведен в та
блице 1, из которой видно, что в производстве используются такие вещества как сульфат натрия,
образующий в процессе варки оксид серы, оксид азота, который появляется при высокотемпературных процессах
горения топлива, а также селен. Данные соединения относя
тся к 1 и  классу опасности.


Таблица 1

Химический состав шихты и стекла марки БТ
-
1

Состав стекла, масс. %

SiO
2

Na
2
O

 К
2
О

CaO

MgO

Al
2
O
3

Fe
2
O
3

SO
3

7
1
,
5

14,
6

7,6

3,0

2,9

0,1

0,3

Состав шихты, кг на 100 кг стекломассы

песок

сода

доломит

мел

полево
й

ш
пат

сульфат


натрия

селитра
натриевая

селен

кобальт

66,73

22,3

15,36

5,39

9,8

0,61

0,357

0,0202

0,00203


Основными загрязнителями атмосферного воздуха в стекольной промышленности являются линии обработки
сырьевых материалов и приготовления шихты, а также

стекловаренные печи. Существует комплекс мероприятий,
позволяющих снизить выбросы загрязняющих веществ. Для составных цехов такими мерами является двух
-

и
трехступенчатая очистка пылевых выбросов с использованием циклонов на первой ступени и тканевых филь
тров


на
второй; для стекловаренных печей


уплотнение шихты, увеличение доли вводимого в печь стеклобоя и замена сырья,
образующего при разложении вещества 1 и  классов опасности.

Приготовление стекольной шихты является важной технологической операцией

стекольного производства, от
качества которой напрямую зависит качество получаемой стекломассы. На предприятиях стекольной промышленности
в основном используют шихту в порошкообразном виде, которая, как известно, имеет ряд недостатков. В тоже время
разраб
отаны и внедрены на некоторых предприятиях технологии уплотнения стекольной шихты, преимущества
которой проявляются в процессе транспортировки, хранения, загрузки и стекловарения в печи. В данной работе
исследованы процессы уплотнения стекольных шихт для
тарного стекла методами окатывания на тарельчатом
грануляторе и прессования на валковом прессе.

Не менее важным источником загрязнения окружающей среды на стекольном производстве является
стекловаренная печь, от параметров работы которой напрямую зависит
объем загрязняющих выбросов в атмосферу. В
таблице  приведена характеристика печи, действующей на стекольном заводе фирмы «САФ», по данным которой
рассчитано количество вредных выбросов. По результатам расчета установлено превышение предельно допустимых

концентраций выбросов вредных веществ из печи и сделан подбор очистных сооружений.


Таблица 

Характеристика ванной печи непрерывного действия

Параметры режима работы печи

Численное значение

Единица измерения

Производительность

140

тсут

Площадь варочно
й части

82,8

м
2

Удельный съем стекломассы с


отапливаемой части

313

кгм
2

в сутки

Расход топлива

0,23

м
3
с

Теплотворная способность топлива

33484

кДж м
3

КПД печи

36

%


Таким образом, применяя такой эффективный способ подготовки стекольной шихты, как
уплотнение и
используя очистные сооружения для дымовых газов печи, можно снизить негативное воздействие стекольного
производства на окружающую среду.


ПОЛУЧЕНИЕ КОРДИЕРИТ
ОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИ
ГМЕНТОВ НА ОСНОВЕ
ТАЛЬКА
ОНОТСКОГО МЕСТОРОЖДЕ
НИЯ
С ИСПОЛЬЗОВАНИ
ЕМ
МИНЕРАЛИЗАТОРА

А.А. Жалнина

Научный руководитель доцент М.Б. Седельникова

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

Керамические пигменты с кордиеритовой структурой получают методом твердофазового
синтеза из смеси
чистых оксидов

при оптималь
ной температуре 10
о
С
(Пырков В.П. и др., 1981)
. Исследования твердофазового синтеза
кордиерита показали, что для подготовки шихтовых смесей могут быть использованы разные исходные вещества,
содержание оксидов в которых обеспечивает стехиометрический сост
ав кордиерита. Чаще всего для получения
кордиерита в промышленных условиях используют смеси талька, высококачественных огнеупорных глин и
технического глинозема. При обжиге указанных смесей начало образования кордиерита лежит в области температур
1000


12
70
о
С. Активно идет образование кордиерита при температурах 100
-
1440
о
С. При повышении температуры до
1400
-
1450
о
С

кордиерит плавится с разложением. Скорость твердофазной реакции регулируют введением добавок
(
Аввакумов Е.Г
. и др., 1999).

Некоторые исследо
ватели использовали в качестве минерализаторов легкоплавкие и
летучие фториды, хлориды, оксиды в количестве 5
-
10%, введение которых способствовало снижению температуры
синтеза до 800
-
1000
о
С. Наиболее сильное флюсующее воздействие оказывали соединения
PbF
2
,
CoF
2
,
NaCO
3
,
LiF
,
B
2
O
3

и др.

Целью данной работы является получение кордиеритовых керамических пигментов на основе талька с
использованием в качестве минерализаторов борной кислоты и топазового концентрата.

В качестве основного сырья в представленно
й работе использовали обогащѐнный тальк Онотского
месторождения с содержанием минерала 98%.

Для получения стехиометрического состава кордиерита тальк подшихтовывали оксидами алюминия и кремния
(по реакции 1).

2(3
MgO
·
SiO
2
·Н
2
О)  6
Al
2
O
3
+ 7
SiO
2

= 3(2
MgO
·
2
Al
2
O
3
·5
SiO
2
)  Н
2
О

(1)

Кроме того, в состав шихты вводили оксиды


хромофоры (СоО,
Cr
2
O
3
,
Fe
2
O
3
) в виде водорастворимых солей

в
количестве .1


16.7 мас.%. Минерализаторы вводили в количестве  мас.%. Полученные смеси обжигали при
температуре 1100
-
120
0
о
С, спѐк размалывали до остатка на сите № 006 не более 0.%.

В результате экспериментов получены керамические пигменты яркой окраски. Их опробовали в качестве
подглазурных красок для декорирования майоликовых изделий. Установили, что цветовые качества п
игментов при
воздействии высокой температуры и расплавленной глазури не ухудшаются.

Рентгенофазовый анализ показал, что основой кристаллической структуры пигментов является кордиерит (
d

=
0.0, 0.15, 0.0 нм), в небольшом количестве присутствуют корунд
(
d

 0.5, 0.08, 0.159 нм) и форстерит (
d

= 0.347,
0.9, 0.17 нм). Повышение концентрации хромофоров неблагоприятно сказывается на формировании кристаллической
структуры кордиерита, кроме того, в железосодержащих пигментах с концентрацией
Fe
2
O
3

16.7 ма
с.%
идентифицируются дифракционные пики, характерные для данного оксида (
d

 0.68, 0.69, 0.51 нм).

Проведѐнные исследования показали, что использование минерализаторов дает возможность снизить
температуру синтеза кордиеритовых керамических пигментов н
а основе талька.

Получены пигменты разнообразной окраски, устойчивые к действию высоких температур и флюсов.
Разработанные составы пигментов можно рекомендовать для получения керамических красок, окрашивания стѐкол,
керамических масс и глазурей.


Литера
тура

1.

Аввакумов Е.Г., Гусев А.А. Кордиерит


перспективный керамический материал.



Новосибирск
СОРАН
,

1999
.



166 с.

2.

Пырков В.П.,

Черепанина Л.И., Денисов А.Н. и др.
Керамические пигменты
типа кордиерита

Стекло и керамика.
-
М.1981
.



№5.


С.
-
23.


И
СПОЛЬЗОВАНИЕ ГОРЕЛЫХ

ПОРОД
УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕН
ИЙ
ПРИ
ПРОИЗВОДСТВЕ ГАЗОБЕТ
ОНА
.

Т.А. Крылова

Научный руководитель профессор В.А. Лотов

Томский
п
олитехнический
университет, г. Томск, Россия

В связи с быстрыми темпами развития строительства социального жилья
перед многими отраслями народного
хозяйства встала проблема создания новых теплоизоляционных материалов, основными требованиями которых
являются не только низкая плотность и высокая прочность материалов, но и простота технологии изготовления и
небольшая ст
оимость изделий.

Наиболее эффективными теплоизоляционными материалами, отвечающими этим требованиям, являются
ячеистые бетоны, которые, как известно, подразделяются на две группы первая


ячеистые газобетоны, вторая


ячеистые пенобетоны, обладающие низк
им коэффициентом теплопроводности и изготавливаются из дешѐвого
исходного сырья.

Изделия из газобетона наилучшим образом адаптированы к сложным климатическим и экономическим
условиям и имеют ряд достоинств, таких как


невысокая плотность, низкая

теплопрово
дность, пониженное
водопоглащение, стойкость
при пожаре, высокие санитарно
-
гигиенические свойства стеновых ограждений.

Газобетон относится к высокопористым материалам, поэтому большое внимание уделяется стадии
формования, так как на этой стадии формируется

пористая структура газобетонных изделий.

Тщательное перемешивание массы имеет очень большое значение, так при недостаточном смешивании
газобетон может иметь неодинаковую по величине и неравномерно распределѐнную пористость, что существенно
снижает его пр
очность и ухудшает теплоизоляционные свойства.

К числу важных вопросов технологии газобетона относится получение вспученных и устойчивых смесей с
определѐнной пористостью в зависимости от заданной плотности изделий. Поризация газобетонной смеси протека
ет
при введении в нее алюминиевой пудры. При смешивании смеси с алюминиевой пудрой, в результате взаимодействия
алюминия с гидроксидом кальция или едким натром выделяется водород, который вспучивает раствор, и он постепенно
увеличивается в объѐме с уменьш
ением своей плотности






При расчѐте газобетонной смеси необходимо использовать объемные фазовые характеристики материалов.
Отличительной особенностью газобетонной смеси является непрерывное изменение объѐмн
ого фазового состава в
процессе поризации и переходе смеси из начального в конечное состояние. Проектирование состава газобетонной
смеси с использованием массовых количеств является достаточно сложный задачей и поэтому в качестве основного
метода расчет
а состава смеси используется метод абсолютных объѐмов (частный случай закона постоянства фазового
состава дисперсной системы). Метод абсолютных объѐмов позволяет определить начальный состав смеси и его можно
использовать для контроля процесса поризации
смеси.

Основным сырьевым материалом при производстве газобетона является цемент. Однако газобетонные изделия
изготовленные на одном цементе являются относительно дорогостоящими. Поэтому при производстве газобетона
целесообразно использовать тонкодисперсные

заполнители в сочетании с цементом. К числу таких тонкодисперсных
заполнителей относится горелые породы г. Анжеро


Судженска.

Горелые породы обладают высокой гидравлической активностью, благодаря этому свойству они связывают
Са(ОН)
2

и образуют не раст
воримые гидросиликаты кальция, которые участвуют в формовании межпоровых
перегородках и всего массива изделия.

Целью настоящей работы является получение предварительно дегазированных смесей с различным
отношением горелой породы
(ГП)
и портландцемента

(ПЦ)
. Получены образцы предварительно дегазированных смесей
с плотностью 500 кгм
3

с соотношением ГППЦ070;

40:60;

5050. Для этого горелые породы предварительно
измельчались на щековой

дробилке до размера кусков 1,5


 см, затем в шаровой мельнице до зада
нной удельной
поверхности. В качестве вяжущегося использовали портландцемент М 500 Д 0Топкинского цементного завода.

Для приготовление газобетонной смеси брали расчетное количество портландцемента, к нему добавляли
определенной количество в зависимости от
соотношения ГППЦ тонкодисперсного заполнителя и воды. После
тщательного перемешивания к смеси добавляли предварительно подготовленную алюминиевую пудру. В результате
взаимодействия алюминиевой пудры с гидроксидом кальция или едким натрием выделяется вод
ород. Для того чтобы
проследить прочность монолитных образцов необходимо из смеси удалить газовую фазу. Для этого смесь в емкости
помещают в вакуум
-
эксикатор и вакуумируют до прекращения выделения пузырьков газа из смеси. Затем формовали
образцы с размером

3
х
3
х
 см и помещали в ванну с гидравлическим затвором. Образцы предварительно
дегазированных смесей испытывают на прочность после твердения в течение ,

7,

14,

и
8 суток.

Результат влияния горелых пород на прочность предварительно дегазированных смесе
й приведѐн в табл
ице
.



Табли
ца

Прочность монолитных образцов

Состав


Прочность при сжатии, МПа через

 суток

7 суток

1 суток

8 суток

100%ПЦ

9,0

9,7

11,6

12,9

ГППЦ070

4,3

5,2

8,6

10,7

ГППЦ060

1,6

4,6

5,6

9,7

ГППЦ5050

0,9

3,8

4,8

8,6


В
настоящее время планируется получение газобетона с плотностью 500 кгм с таким же соотношением
ГППЦ  070;

40:60;

5050, а так же

изучени
е

влияни
я

горелых пород на прочность газобетона после твердения в
течение ,

7,

1 и
8 суток.

На основе полученных результатов видно, что при введение горелых пород до 0% в газобетонную смесь
наблюдается нарастание прочности после твердения близких по значению прочности образцов на чистом цементе.
Также утилизация горелых пород позволит решить эк
ологическую проблему, например
,

месторождения горелых пород
Кузбасса.


ПЕНОСИЛИКАТНЫЕ МАТЕР
ИАЛЫ НА ОСНОВЕ ДИАТО
МИТА ИНЗЕНСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ

В.А. Кутугин

Научный руководитель профессор В.А. Лотов

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

В св
язи с особенностью географического положения и суровыми климатическими условиями Россия
вынуждена расходовать огромные энергетические ресурсы на отопление знаний и сооружение различного назначения. В
условиях растущих цен на энергоносители становится все а
ктуальнее применение теплоизоляционных материалов, так
как это наиболее эффективный путь снижения расхода энергоресурсов и экономного их использования. Для проведения
теплоизоляционных работ предпочтительны материалы с жесткой ячеистой структурой и заданно
й геометрической
формой и размерами. К таким материалам относятся пеностекло, пеносиликаты, пенобетоны, газобетоны и т.д.

Данная работа посвящена пеносиликатным материалам на основе диатомита Инзенского месторождения.

Пеносиликатные материалы или материалы

на основе вспученного жидкого стекла являются продуктом
термического или химического вспучивания гидратированного растворимого стекла. Применяя различные технологии,
получают зерновые и композиционные материалы с объемно или контактно омоноличенной структ
урой, гранулы,
сотопласты.

К достоинствам этих материалов следует отнести простоту и малую энергоемкость технологии, высокие
теплоизоляционные свойства [λ, силипора
-

0,08...0,05 Вт(м·°С), а стеклопора и изделия на его основе не превышает
0,065 Вт(м·°С
)], низкую среднюю плотность (от 10...60 кгм
3

для зернистых материалов до 00 кгм
3

для
композиционных изделий), негорючесть.

К недостаткам, сдерживающим развитие производства материалов на основе вспученного жидкого стекла,
относятся ограниченная водосто
йкость и дефицитность гидратированных натриевых силикатов и их сравнительно
высокая стоимость.

Сырьем для производства таких материалов служат
натриевое жидкое стекло, тонкомолотые минеральные
наполнители и специальные добавки. Тонкомолотые
минеральные н
аполнители, в качестве которых можно с
успехом использовать мел, известняк, песок, тальк, маршаллит,
оксид алюминия, каолин, асбестовую пыль, трепел, перлит,
золы ТЭС и многие отходы химического производства,
предназначены для регулирования реологических
х
арактеристик смеси (ее отощения) и повышения прочности
готовых гранул.

Специальные добавки предназначены для
направленного регулирования эксплуатационных свойств
материала. В зависимости от эффекта, получаемого от их
введения, эти добавки можно разделить н
а упрочняющие,
гидрофобизирующие, повышающие водостойкость и
вспучиваемость материала.

Цель настоящего исследования заключалась в
получении пеносиликатных теплоизоляционных и
конструкционно
-
теплоизоляционных изделий с повышенной
водостойкостью и высокими э
ксплуатационными
характеристиками на основе диатомита Инзенского
месторождения.

По результатам исследовательских работ, проведенных по заказу ООО «Диатомит
-
Инвест», можно сделать
вывод, что получение кондиционного жидкого стекла из диатомита гидротермальны
м методом экономически не
целесообразно по причине малого (до 0 %) выхода готового продукта и высоких энергетических затрат.

Взаимодействие активного кремнеземистого компонента диатомита с раствором щелочи происходит при
температурах до 95 °С. В результат
е производственного процесса кроме силиката натрия образуются
щелочесодержащие отходы, утилизация которых требует дополнительных затрат. В связи с чем предложено всю массу,
образующуюся при варке жидкого стекла из диатомита, состоящую из натриевого жидкого

стекла и
непрореагировавших компонентов диатомита (кремнезем, глинистые) использовать для получения пеносиликатных
материалов. Это направление было принято как основное в наших исследованиях.

Технология получения материала состоит из следующих этапов

Обр
аботка диатомита в концентрированном растворе щелочи (0%
-
ная концентрация
NaOH
),

при температуре
до 95 °С в течение 


 часов. В результате получается вязкая жидкость с плотностью порядка 1,5
-
1,55 гсм
3
,
состоящая из натриевого жидкого стекла и не раст
ворившихся до конца кремнезема и глинистых компонентов в
коллоидном состоянии.

Подготовка жидкостекольных композиций. На этом этапе в исходную смесь вводятся различные добавки и
компоненты, регулирующие прочность, плотность и эксплуатационные характеристик
и
.

Жидкая грануляция подготовленной композиции в растворе хлористого кальция. Капли, продавленные через
фильеру, попадают в ванну с раствором хлористого кальция (плотностью 1,5


1, гсм
3
), где выдерживаются в течение
определенного времени (до 0 мин). Н
а поверхности гранулы происходит реакция с образованием тонкой корочки из
кремнегеля. В итоге получаются гранулы размером 



 мм, содержащие внутри исходную жидкостекольную
композицию.

Сушка гранул до влажности около 0% необходима для формирования оптим
альной пористой структуры.
Ввиду того, что образование структуры данного материала происходит при удалении из него влаги, то начальная
влажность оказывает значительное влияние на качество готового изделия.

Термическое вспучивание в закрытом объеме при темп
ературах до 500 °С. При термическом нагреве
происходит удаление воды, что приводит к образованию жесткой пористой структуры (рис.).

Варьируя технологическими параметрами и составом исходной композиции, можно получать изделия объемно
омоноличенные с плотно
й, тонкой и прочной корочкой. Для полученных образцов характерно высокое водопоглощение,
но растворения в воде не происходит. Характеристики
образцов представлены в таблице.


Выполненные исследования показывают принципиальную возможность получения теплоизо
ляционных и
теплоизоляционно
-
конструкционных пеносиликатных материалов, не растворимых в воде, на основе диатомита.
Себестоимость используемых материалов для получения таких изделий ниже, чем у аналогов, где применяют чистое
жидкое стекло и добавки микрона
полнителей
.



Таблица

Характеристики полученных материалов

Объемная плотность, кгм
3

Прочность при сжатии, МПа (кгссм
2
)

Водостойкость

350

1 (10)

Не растворим

260

0,8 (8)

Не растворим

150

0,2 (2)

Не растворим


Кроме того, количество вводимой добавки в
чистое жидкое стекло ограничивается 0 %, а в жидкостекольной
композиции, полученной при варке из диатомита, введенные компоненты достигают 50% и более, что положительно
сказывается на прочности и себестоимости готового теплоизоляционного материала.



Рис.
Пористая микроструктура полученных
материалов

На осн
ове этих результатов, считаем целесообразным, продолжать исследования в области получения
пеносиликатных материалов на основе диатомита
.


КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗО
ВАНИЕ МАГНЕЗИТОВ САВ
ИНСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Н.В. Легостаева


Научный руководитель доцент Е.В. Баянд
ина

Иркутский государственный технический университет, г. Иркутск, Россия

В современных условиях важным направлением развития производства является создание новых технологий,
которые отвечали бы требованиям высокой эффективности и сохранения экологичес
кого равновесия.

В Иркутской области находится Савинское месторождение кристаллических магнезитов. Полезные запасы
составляют более 00 млн. т. Магнезиты слагают скалистую гряду, возвышающуюся на 00
-
50 м над р. Савина.

Руды
месторождения представляют с
обой почти мономинеральную породу, состоящую из магнезита (86,7
-
95,0 %) и
примесей (пирит 1,16
-
1, %, кальцит 1,50
-
,9 %, клинохлор 1,1
-
1,5 %, тальк и хлорит 0,69
-
5,9 %), в
незначительных количествах присутствуют оксид марганца и оксид титана. Химич
еский состав савинских магнезитов
представлен в таблице 1.


Промышленная разработка Савинского месторождения находится в начальной стадии, поэтому для обжига
используется сырьѐ, доступное на текущий момент. Когда подготовительные работы на карьере будут за
вершены,
можно будет перейти к селективной добыче сырья (по сортам).


Наибольший промышленный интерес представляют руды крупнокристаллические «звездчатые»,
соответствующие III
-
IV сортам, и «шестоватые», отличающиеся химической чистотой (соответствуют
I
-
II

сортам)
(Щербаков 1977, 1979).


Таблица 1

Химический состав савинских магнезитов

Сорт
магнезита

Химический состав, %

Δ
m
прк

MgO

SiO
2

Al
2
O
3

Fe
2
O
3

CaO

MnO

Сумма

I

50,30

46,60

0,90

0,60

0,80

0,85

0,23

100,28

II+III

50,26

46,88

1,60

0,59

0,80

0,85

0,29

10
1,27

IV

47,98

43,80

4,30

0,67

0,90

2,53

0,19

100,37


В 199 году на Восточно
-
Сибирском огнеупорном заводе (ВСОЗ) была проведена первая кампания по обжигу
савинского магнезита во вращающихся печах. В 1999 году на Савинском месторождении было добыто 70 тыс
. т
магнезита с целью получения периклазового порошка. Порошок был изготовлен для ОАО «Нижнетагильский
металлургический комбинат», Внуковского завода огнеупорных изделий и других предприятий огнеупорной и
металлургической промышленностей. В период с 1999 п
о 001 гг. было выпущено еще несколько опытных партий
периклазового клинкера, в том числе и из магнезитов
III
-
IV

сорта.

Обжиг магнезита проводится во вращающихся печах при температуре 1860
-
1880 °С. В результате обжига
получается так называемый «намертво» о
божжѐнный магнезит.

Савинский магнезит не спекается после обжига даже при 1700 °С, несмотря на его плотную структуру в
естественном состоянии (пористость обожженных образцов колеблется в пределах 0
-
 %). Высокая температура
спекания савинского магнезита

по предварительным данным объясняется связыванием кремнезема в процессе обжига в
высокоогнеупорный материал
-

форстерит (температура плавления 1900

С).

Монтичеллит (температура плавления 190 °С) встречается в виде мелких единичных зѐрен. В саткинском
ма
гнезите (месторождение магнезитов промышленного назначения на Урале) кремнезѐм связан в монтичеллит и
мервинит и лишь частично в форстерит.

Примеси при обжиге в сыром магнезите обусловливают возникновение
крупных образований (10
-
5 мм и более), называемы
х сварами. По химическому составу свары соответствуют ГОСТ
10360
-
85, но нуждаются в дополнительном измельчении.

Оптимальный размер частиц магнезита, подаваемых на обжиг
-

5
-
0 мм. При дроблении сырого магнезита
образуется и мелкая фракция. Допустимо добавл
ение фракции 0
-
5 мм в количестве не более 0%, но при обжиге во
вращающейся печи частицы менее 5 мм почти полностью превращаются в каустический магнезит и выносятся в
дымовой тракт. Для получения товарного периклаза из мелкой фракции необходимо предварите
льное брикетирование.

На ВСОЗе планируется постройка камерной печи для обжига магнезита на каустический магнезит, в этом
случае фракцию 0
-
5 мм можно обжигать без предварительной подготовки.

Во вращающихся печах при обжиге магнезита сильно пылеобразование,

оно происходит по всей длине печи и
холодильника. Основное количество пыли образуется в интервале температур 500
-
100 °С, так как кристаллический
магнезит полностью теряет прочность в зоне декарбонизации и, кроме того, мелкие зѐрна самодиспергируются при
температуре около 100 °С (в зоне подогрева). Разрушение связей между кристаллами и разупрочнение породы
происходит тем больше, чем крупнее кристаллы магнезита. Пылеунос

с вращающейся печи длиной 75 м и
производительностью  тчас сырого магнезита составля
ет в среднем около 110 тсут.

Для очистки от пыли выбрасываемых в атмосферу печных газов применяют многоступенчатую систему. Газы из
вращающейся печи по дымовому тракту поступают на котлы
-
утилизаторы, представляющие собой теплообменники
трубчатого типа, з
атем через распределяющий коллектор газы идут на первую ступень очистки


групповые циклоны,
состоящие из четырѐх циклонов, объединенных попарно в два рукава, в них улавливаются более крупные частицы. Вторая
ступень очистки


мокрые электрофильтры. В резул
ьтате пылеочистки собираются огромные количества магнезитовой
каустической пыли.
Пыль из
-
под электрофильтров соответствует показателям ГОСТа 116
-
87. Порошки магнезитовые
каустические. Технические условия

(Азаров и др., 001).

Каустический магнезит являетс
я сырьем для производства магнезиальных вяжущих, фибролита, ксилолита,
наливных полов, теплоизоляционных материалов, терраццевых полов, плит и плиток для полов и облицовки стен,
ступеней, подоконных досок, штукатурных растворов, искусственного мрамора, осн
ований под полы, искусственных
жерновов, точильных и литографических камней, а также производства строительных деталей и ряда других изделий.
Каустический магнезит дает высококачественные растворы и бетоны не только с минеральными, но и органическими
запол
нителями (опилками, стружками и т.д.), придавая последним высокую стойкость против гниения.

На кафедре химической технологии неорганических веществ и материалов были проведены исследования по
использованию каустической пыли из савинского магнезита в каче
стве магнезиального вяжущего.

Рентгенографические исследования пылеуноса показали, что главная составляющая
-

магнезит и периклаз,
встречаются силикаты и углистое вещество. Соотношение компонентов зависит от вида и качества обжигаемого
материала, типа и р
азмера пылеулавливающих устройств.

В отличие от других вяжущих, магнезиальные вяжущие затворяются не водой, а растворами хлористых и
сернокислых солей (
MgCl
2
·6
H
2
O
,
MgSO
4
·7
H
2
O
). Кроме хлористого и сернокислого магния для затворения могут быть
использованы
растворы хлористого и сернокислого железа, хлористого цинка, отходящей рапы (отходы при извлечении
брома из морских лиманов), искусственного карналлита, соляной или серной кислоты. Такие затворители достаточно
дороги, но недалеко от г. Иркутска имеется Мар
ковское нефтеносное месторождение, где сопутствующие рассолы
содержат большое количество бишофита
MgCl
2
·6
H
2
O
.

Было установлено, что пылеунос можно использовать в качестве вяжущего, найдены оптимальные
концентрации затворителей, определены прочность на сжа
тие через 7 и 8 суток и неравномерность изменения объема.

В изделиях, изготовленных из магнезиальных вяжущих, удачно сочетаются высокая прочность,
износостойкость, негорючесть, технологичность производства работ, низкая пористость получаемой поверхности
,
термостойкость.

Из савинских магнезитов возможно изготовление всех типов изделий, содержащих спеченный магнезит.
Магнезиальные огнеупоры, периклаз электроплавленый кусковой, периклазовые порошки различного назначения,
мертели используются в цветной и че
рной металлургии для кладки печей, для изготовления деталей разливки сталей и
др.

Возможно использование магнезита для производства магнезиальной керамики (форстеритовой,
кордиеритовой и стеатитовой). Каустический магнезит является высококачественным возд
ушным вяжущим.


Литература

1.

Азаров Г.М., Майорова Е.В., Ощепкова Н.В., Климов Н.Н. Проблемы технологии магнезиальных огнеупоров из
природного сырья Савинского месторождения Проблемные вопросы Восточно
-
Сибирского региона Сб. научн. тр.


Иркутск Изд
-
во И
рГТУ., 001.

2.

Щербаков А.Ф. Закономерности пространственного размещения магнезитовых руд и изменчивость основных
геолого
-
промышленных параметров Савинского месторождения Автореферат дисс. на соискание уч. степени канд.
геолого
-
минералогических наук.


Ирк
утск, 1977.

3.

Щербаков А.Ф. Основные сведения о Савинском месторожденииМатериалы на соискание государственной
премии за разведку и изучение Савинского месторождения магнезита


М., 1979.


ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ ЩЕЛОЧН
ЫХ МЕТАЛОВ НА ПРОЦЕС
С ПОРИЗАЦИИ
ЖИДКОГО СТЕКЛА

НА ОСНОВЕ АНТОНОВСКИ
Х КВАРЦИТОВ

С.Н.

Майков

Научный руководитель профессор В.А

Лотов

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

В настоящее время существует большое многообразие теплоизоляционных материалов, обладающих разными
свойствами, пол
учаемых из разных видов сырья по принципиально различающимся технологическим схемам
производства и имеющих далеко не одинаковые области применения в народном хозяйстве. Но, несмотря, на
разнообразие применяемого сырья, и способов его переработки, в произво
дстве всех теплоизоляционных материалов
имеется одна общая и при

том главная задача


получение материалов высокопористого строения.

Теплоизоляционные материалы и изделия благодаря высокой пористости и низкой объемной массе имеют
малый коэффициент теплопро
водности, а, следовательно, могут применяться для значительного сокращения потерь
тепла в помещении (жилые дома, промышленные и сельскохозяйственные здания, объекты культурного назначения) или
производственные агрегаты (котлы, промышленные печи, тепловые т
урбины, трубопроводы и т. п.).
Теплоизоляционные и акустические материалы и изделия (СНиП
I
-
В. 6
-
6) должны иметь в сухом состоянии объемную
массу не более 700 кгм³, не выделять вещества, снижающие прочность соприкасающихся элементов конструкции и
качест
во отделки помещений, вредные для здоровья и вызывающие порчу пищевых продуктов. Материалы и изделия с
объемной массой 500
-
700 кгм³ могут применяться только в качестве конструктивно
-
теплоизоляционных, используя их
теплоизоляционные свойства и несущую спос
обность одновременно.

В
се теплоизоляционные ма
териалы должны обладать свойствами,

удовлетворяющими современным
требованиям строительства

-
малый коэффициент теплопроводности

(0,04
-
0,1 Втм
.
град)
;

-
малый объемный вес (100
-
700

кгм
3
);

-
достаточная прочность

при сжатии (не менее 5 кгсм
2
)

-
удовлетворительная водостойкость;

-
простота изготовления;

-
малая стоимость.

В зависимости от вида исходного сырья теплоизоляционные материалы делятся на неорганические
(минеральная и стеклянная вата и изделия из них, пеност
екло, изделия из вс
пученного перлита и вермикулита
,
газобетона и пенобетона, керамические теплоизоляционные изделия и др.) и органические (различные пенопласты
теплоизоляционные пластмассы, фибролитовые изделия на разных вяжущих веществах и др.).

Главным д
остоинством органических теплоизоляционных материа
лов является малый объемный вес
, высокая
пористость, малая плотность и низкий коэффициент теплопроводности. Наряду с этим существенный недостаток


это
горючесть материала с выделением ядовитых веществ.

В
связи с этим остро стоит проблема создания легких теплоизоляционных материалов на неорганической
основе. Эта проблема имеет свои пути решения.

Известно, что на основе жидкого стекла можно получить легкую неорганическую пену с плотностью
50
-
100

кгм
3
. Но пр
оцесс вспенивания жидкого стекла, который происходит за счет выделения химически связанной воды при
разложении силиката натрия, является неустойчивым и полученная при этом пена имеет различные размеры пор (от 1 до
15 мм). Естественно, что при такой структу
ре пор теплоизоляционный материал будет обладать небольшой прочностью
и повышенным значением коэффициента теплопроводности.

Для получения качественного материала необходимо осуществить процесс поризации таким образом, чтобы
получить изделия с равномерной

пористой структурой. Этого можно добиться
,

используя различные технологические
приемы

-
например, введением небольших количеств инертных тонкодисперсных добавок;

-
значительным снижением исходной влажности жидкого стекла и повышени
ем

в нем концентрации тве
рдой
фазы;

-
использованием различных химических добавок, воздействующих на свойства жидкостекольных смесей при
их поризации.

Применяя разные технологические способы и приемы, можно регулировать пористость теплоизоляционных
материалов и тем самым придавать
им нужные качества.

Целью настоящей работы является исследование влияния солей щелочных металлов на процесс поризации
жидкостекольных смесей. В качестве исходных материалов использовалась смесь жидкого стекла и небольшого
количества (1
-
%) солей щелочных м
еталлов.

Жидкое стекло с модулем  и плотностью 1,5 гсм
3

получали методом прямого гидротермального растворения
тонкоизмельченных (фракция 0,15 мм) Антоновских кварцитов в гидроксиде натрия. Растворение проводилось в
лабораторном автоклаве при давлении 8

атм и температуре 175
0
С в течение  часов. По сравнению с другими
кварцитовыми породами Антоновские кварциты более интенсивно растворяются в щелочи за счет повышенного
содержания цементирующего вещества, представленного водными разновидностями кремнезема
(опала и халцедона)

Для того чтобы снизить начальную влажность (~50%) жидкого стекла производилась его грануляция
капельным методом в насыщенном растворе хлорида кальция, в результате чего получался жидкостекостекольный
бисер(гранулы). Далее гранулы выс
ушивались при комнатной температуре в течение суток до остаточной влажности
35
-
38
%
. Высушенный бисер помещался в форму, представляющей собой металлический цилиндр с измерительной
шкалой и помещался в печь. Нагрев печи производился со скоростью примерно 10

C

в минуту

до температуры 50
0
С
. С
нагревом печи нагревалась и форма с материалом, отчего он вспучивался с определенной скоростью. Данные по этому
эксперементу приведены в таблице.

Из таблицы видно, что добавки солей калия сп
особствуют более высокой степе
ни

поризации, в отличие от
солей натрия. Кроме того, добавки всех солей оказывают положительное влияние на формирование пористой структуры
образцов.

Таким образом, на основе проведенных исследований можно сделать вывод о том, что добавки различных
солей ще
лочных металлов способствуют более интенсивному протеканию процесса поризации жидкостекольного
бисера за счет удержания гидратной в
оды до более высоких температур, а кварциты Антоновского месторождения
являются прекрасным сырьем для получения жидкого стекл
а методом прямого их растворения в щелочах.



Т
аблица


Влияние добавок солей на процесс поризации жидкостекольного бисера

Время
поризации
мин.

О
тносительное увеличение объема, ¨
V
/
V
º
,%

Без
добавок

K
2
CO
3

2%


KNO
3

2%

K
2
SO
4


2%

Na
2
CO
3

2%

NaNO
3

2%

Na
2
SO
4

2%

20




0,8




22


0,3

0,3

1,5

0,3



24

0,6

0,8

0,6

2,2

0,9

0,4

0,3

26

1,2

1,5

1,2

2,7

1,5

0,8

0,5

28

1,5

2,0

1,8

3,3

1,8

1,4

0,8

30

1,8

2,5

2,4

4,2

2,3

2,2

1,2

32

2,4

3,8

3,6

5,0

3,2

2,6

2,0

34

3,0

5,6

5,6

6,3

4,2

3,2

3,0

36

4,0

7,5

6,8

7,4

5,4

4,0

3,7

38

4,8

10,0

8,4

8,8

6,5

5,0

4,5

40

6,4

12,1

10,4

9,5

7,4

5,8

5,8

42

7,8

12,8

12,8

10,1

8,2

6,8

7,0

44

9,5

13,7

15,0

10,7

8,6

8,1

8,5

4
6

10,4

14,0

16,5

11,6

9,2

9,1

9,5

48

11,0

14,2

18,3

13,4

9,7

10,0

10,6

50

13,0

14,3

19,4

15,2

10,1

10,9

11,5

52

13,0

14,2

20,2


10,8

11,5

12,0

54





11,5

11,8


56





11,8

12,0



ПРОИЗВОДСТВ
О

НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРН
ЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСН
ОВЕ
ПОЛИЭТИЛЕНА И

КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ

ГУРЬЕВСКОГО МЕСТОРОЖ
ДЕНИЯ

С.А. Тагильцева, А.Н. Рыжакина

Научные руководители

доцент С.А. Бабенко, доцент О.К. Семакина

ЗАО НПК «Полимер
-
компаунд», г. Томск, Россия

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия


Развитие промышле
нности требует создания новых полимерных материалов с заданным сочетанием свойств, в
первую очередь, с повышенной прочностью, жесткостью и теплопроводностью, тепло
-

и термостойкостью, а также с
пониженным тепловым расширением и низкой стоимостью. Требуемые

сочетания свойств наиболее легко достигаются
созданием наполненных полимерных композиционных материалов, компоненты которых при совместной работе
способны оказывать синергетический эффект.

Выбор наполнителей определяется, в первую очередь, размерами части
ц и полидисперсностью, а также
формой и характером их упаковки.

Большинство традиционно используемых дисперсных наполнителей представляют
собой минералы, добываемые из скальных пород и руд и соответствующей обработкой превращаемые в порошки.

Карбонат каль
ция (СаСО
3
) находит широкое применение в качестве наполнителя полимерных материалов,
благодаря ряду ценных свойств, из которых необходимо отметить следующие

-

низкая стоимость;

-

нетоксичность, безвредность, отсутствие запаха;

-

белый цвет и низкий показа
тель преломления, позволяющие легко регулировать окраску полимерных
материалов;

-

отсутствие кристаллизационной воды;

-

большие запасы природного сырья;

-

широкий интервал размеров частиц (среди всех известных дисперсных наполнителей);

-

простота регулиров
ания распределения частиц по размерам, что позволяет получить оптимальную упаковку
частиц в различных полимерных системах;

-

возможность нанесения покрытий на поверхность частиц наполнителя для улучшения реологических свойств
расплавов полимерных композици
й, причем покрытия легко наносятся на сухой порошок при использовании
высокопроизводительных смесителей;

-

способность уменьшать усадку при формовании и отверждении;

-

стабильность свойств в широком интервале температур (разлагается при температурах 800
-
90
0 °С).

С другой стороны, полярность и высокая реакционная способность карбоната кальция обуславливает ряд
недостатков при использовании его в качестве наполнителя полимерных композиционных материалов

-
охрупчивание полиэтилена при наполнении (для уменьшени
я хрупкости полиэтиленовых композиций
используют эластичные сополимеры этилена; сополимеры, имеющие сетчатое строение; аппреты и другие специальные
покрытия на поверхности частиц);

-
необходимость дополнительной термообработки при изготовлении материалов, к

которым предъявляются
повышенные требования по влагостойкости, так как содержание влаги даже в очищенном карбонате кальция обычно
составляет 0,06



0,2 %.

Несмотря на эти недостатки, сепарированный карбонат кальция является самым широко используемым и
важ
ным наполнителем, особенно для полиэтилена.

Очищенный карбонат кальция представляет собой беспримесный,
мягкий, белый, дешевый порошковый наполнитель, запасы которого в настоящее время практически неисчерпаемы.

Целью работы являлись разработка минералонапо
лненной композиции
для промежуточного слоя коакси
а
льной
изоляции электрических кабелей

и получение материала, отвечающего техническим требованиям потребителя.

Влияние наполнителей на прочность полимеров неоднозначно. С одной стороны, введение твердых части
ц в
полимерную матрицу создает на границе раздела полимер
-

наполнитель дополнительные перенапряжения (дефектные
зоны), которые снижают прочность. Уровень дефектности определяется прочностью связи полимер
-
наполнитель. С
другой стороны, наполнитель изменяет

структуру в наполненных материалах увеличивается доля слабых
адсорбционных связей и повышается ориентация макромолекул в направлении действия нагрузки, что способствует
росту прочности. В стеклообразном состоянии наполнители снижают прочность, в высокоэл
астич
еском состоянии

проявляется их упрочняющая роль
.

Свойства полимерных композиционных материалов в значительной мере определяются свойствами граничных
слоев, обеспечивающих адгезионное взаимодействие полимерной матрицы с поверхностью частиц наполнителя
. Для
разработки данной композиции мы предполагали использовать
карбонат кальция марки Микрокальцит К 10
Гурьевского месторождения.

На первых этапах разработки данной композиции возникли проблемы, связанные с поведением частиц
наполнителя в полимерной ма
трице. Наблюдалось плохое смачивание частиц наполнителя полимером, приводящее к
тому, что дисперсность частиц в полимере становилась меньше дисперсности исходного наполнителя вследствие
агрегации частиц, в связи, с чем активность наполнителя снижалась или
вообще не проявлялась. По нашему мнению,
явление самопроизвольного агрегирования частиц с полярной поверхностью объясняется гидрофобными
взаимодействиями, первопричина которых обусловлена характером процессов, происходящих на границе раздела фаз,
противопо
ложных полярностей.

Гидрофобное взаимодействие


это особый вид слабых взаимодействий, изменение
свободной энергии которых колеблется от  до 6 кДжмоль. В отличие от комплекса сил Ван
-
дер
-
Ваальса, имеющего
универсальное значение, гидрофобные взаимодействи
я имеют уникальный характер, так как действуют только между
неполярными частицами и только в водной среде. При этом неполярные частицы

не притягиваются друг к
другу, как при
Ван
-
дер
-
в
аальсовском взаимодействии, а прижимаются друг к другу

окружающими молекулами воды,
которые стремятся избавиться от инородных частиц.

К этому


внешнему


сдавливанию


добавляется Ван
-
дер
-
ваальсовское притяжение.

Изучение поведения частиц наполнителя в полимерной матрице осуществлялось на физической модел
и,
представляющей суспензию твердых частиц в аполярной жидкости. Когда поверхность частиц полярна, то их удельный
седиментационный объем благодаря агрегации значительно больше, чем удельный седиментационный объем частиц с
гидрофобной поверхностью, когда он
и находятся в пептизированном состоянии. Таким образом, в системе с полярной
поверхностью твердых частиц наполнителя в аполярной среде полимерной матрицы наблюдалось агрегирование частиц,
приводящее в статических условиях к увеличению их удельного седиме
нтационного объема.

Детальное изучение седиментационного объема тонкодисперсных частиц с гидрофильной поверхностью в
гептане и воде показало влияние относительной влажности воздуха на результаты эксперимента. Установлено, что при
относительной влажности
воздуха, характерной для производственных помещений (70
-
80 %), удельный
седиментационный объем исследуемого материала в гептане больше, чем в воде. В сухом воздухе при нулевой
относительной влажности удельные седиментационные объемы в гептане и воде имеют
одинаковое значение. Таким
образом, при относительной влажности воздуха более 50 % наблюдается взаимодействие между аполярной жидкостью и
молекулами воды, содержащимися на поверхности частиц, что характерно для гидрофобных взаимодействий.

Специфичность ги
дрофобных взаимодействий состоит в их эндотермичности; все другие виды
межмолекулярных взаимодействий ослабляются с повышением температуры. Напротив, гидрофобное взаимодействие
повышается с повышением температуры системы.
Эксперимент показ
ал
, что при увели
чении температуры среды
увеличивается удельный седиментационный объем частиц, а, следовательно
,

усиливаются гидрофобные взаимодействия
между твердыми частицами наполнителя. Это происходит за счет усиления адгезии и увеличения скорости образования
контактов

между частицами. Усиление контактов связано с изменением структуры воды.


Выполненные исследования позволяют сделать два практических вывода.

1. Для предотвращения агрегации тонкодисперсного наполнителя с полярной поверхностью в полимерной
матрице необход
имо разработать процесс глубокой сушки наполнителя с его последующей загрузкой в расплавленный
полимер, исключая контакт с воздушной средой производственного помещения.

. Роль модификации поверхности полярного наполнителя сводится, главным образом, к пред
отвращению
сорбции влаги из воздуха на поверхности частиц, к снижению их гигроскопичности. В этой связи предлагается перед
запуском в производство на стадии входного контроля полимерного наполнителя
-

карбоната кальция, оценивать
степень гидрофобизации пор
ошкообразных частиц наполнителя по изменению их максимальной гигроскопичности.

Была разработана технология получения минералонаполненной композиции
для промежуточного слоя
коакси
а
льной изоляции электрических кабелей

на основе ПЭВД с использованием карбонат
а кальция марки
Микрокальцит К 10.

По нашей технологии

карбонат кальция марки Микрокальцит К 10 перед смешением с полимерной
матрицей и другими добавками предварительно высушивался для предотвращения агрегации частиц наполнителя в
полимерной матрице.


На с
месителе типа Бенбери были получены опытные композиции с 0, 0 и 50
-
ти % наполнением по массе (с
предварительной сушкой наполнителя и без сушки), так как меньшее наполнение не представляет коммерческого
интереса, а большее наполнение может вызвать пробл
емы с экструдированием и совмещением компонентов.
Сравнительные испытания опытных образцов показали, что образцы, полученные по технологии, исключающей сушку
минерального наполнителя, имели худшие физико
-
механические свойства и видимые на глаз агломераты н
аполнителя
при максимальном наполнении образца по сравнению с опытными образцами, где минеральный наполнитель был
предварительно высушен.

Была наработана опытно
-
промышленная партия образца
минералонаполненной композиции
для
промежуточного слоя коакси
а
льной

изоляции электрических кабелей

с 0 % наполнением и предварительной сушкой
минерального наполнителя, которая по всем технологическим показателям и по стоимости соответствовала требованиям
потребителей.

Переработка материала по предлагаемой технологии отли
чается хорошей экструдируемостью, так как
сыпучесть высушенного минерального наполнителя выше сыпучести наполнителя, имеющего на своей поверхности
гигроскопическую влагу, что предотвращает залипание и зависание материала в дозаторах и загрузочных воронках
экструдера. На данную
минералонаполненную

композицию Томполен МН
-
01К
для промежуточного слоя коакси
а
льной
изоляции электрических кабелей

была разработана нормативная документация, после чего композиция используется в
промышленных масштабах.


ПОПУТНОЕ ИЗВЛЕ
ЧЕНИЕ ЖЕЛЕЗА ИЗ СИДЕ
РИТОВ ОТВАЛЬНЫХ ПОРО
Д

И ЗОЛО
-
ШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ КАМ
ЕННЫХ УГЛЕЙ КУЗБАССА

А.Ю. Тишкова, М.С. Ноздрина, А.С. Князькова

Научный руководитель
профессор А.А. Пермяков

Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк, Россия

В отвалах тепловых электрос
танций России накоплено более 1,
 млрд. тонн золошлаковых отходов. Ежегодно
образуется около 50 млн. тонн, в перерабатывается » строительные материалы только  млн. тонн. Проблема
использования золошлаковых отходов актуальна для
экономики и экологии, не только потому, что утилизация зол и
шлаков позволяют уменьшить капитальные и текущие расходы на сооружение новых и содержание действующих
золоотвалов, снизить себестоимость получаемой электроэнергии, но и потому
,

что

зола и шлаки


сырье для
производства цемента, бетона, кирпича, керамических изделий и других строительных материалов. В отходах ТЭС
содержится от 5 до 0% оксидов
F
е, 0
-
35% AI
2
O
3
,

40
-
60% SiO
2
, оксиды Са, Mg, N, К и TR, поэтому из них можно
получать сырье для металлу
ргии.

В Лаборатории экологии и комплексного использования минеральных отходов СибГИУ были проведены
исследования по извлечению из золы каменных

углей Кузбасса и бурых углей Ка
нско
-
Ачинского бассейна
железорудных минералов методом мокрой магнитной сепар
аци
и (Пермяков, 1998; Павленко и др.,

1999). С

экологической точки зрения это

предпочтительно, т.к. отсутствует пыление. Поскольку на большинстве ТЭЦ
существует система гидроудаления золы в отвал, нет необходимости реконструировать их, можно непосредственно
и
спользовать пульпу для магнитного обогащения. Для эксперимента была использована партия влажной золы с
гидроотва
лов Кузбасских ТЭЦ и Наэаровской ГРЭС. Топливная

каменн
оугольная зола содержит, % Si0
2



56
-
60; А1
2
О
3


2
8
-
32; FeO+

2
O
3



6
-
10; СаО


1
-
2;
TiO
2



0,8
-
1,4;

2
O
+
K
2
O



1
-
1,5 и ппп ,5
-
4
,
5. Химический
состав буроуголыюй
золы, % Si0
2



37,
8; А1
2
О
3



11;
FeO+

2
O
3



10,
7; CaO



27
,
8; MgO



3,
1; Na
2
O+K
2
O


0,
8.

В результате двухстадийного обогащения золы был получен магнитный концентрат с содержанием

оксидов
железа свыше 70%. Минеральный состав магнитного концентрата представлен; вюст
и
том (F
е
O), магнетитом (FF
2
О
4
),
маггемитом (γ
-

2
O
3
), гематитом (
α
-

2
O
3
),
шпинелью

g
(
Fe
,
Al
)
2
О
4
),
кальциооливином
(Ca
2
SiO
4
), пироксеном
(CaMgSi
2
O
6
), муллитом ((Al,F)
6
(
Si
,
Ti
)
3
O
15
),
мелилитом

Са
2
(
Al
,
Mg
)
,
алюмосиликатным

стеклом. Содержание рудных
минералов достигает 80%, содержание железа


56%. Разработана технологическая схема мокрого извлечения
железорудного концентрата из зольной пульпы тепловых электростанций. Полу
ченный концентрат в смеси с
концентратом из магнетитовых руд может быть использован для получения железорудных агломератов и последующей
доменной переработки. Повышенное содержание железа в топливных з
олах и шлаках обусловлено сидери
тизацией
каменного угля

и вмещающих поро
д каменноугольных месторождений.

В связи с этим проблема попутного
использования сидеритов каменноугольных месторождений становится актуальной.

В связи с остро
й нехваткой железорудного сырья на металлургические комбинаты Кузбасса в н
астоящ
ее время
поставляют дально
привозной сидерит Бакальского местор
ождения Урала. Обогащение сидери
товых руд Бакальского
месторожд
ения производят гравитационным, а

обжиг


магнитным способ
а
ми на Бакальском комбинате.
Окислительный обжиг про
из
водиться в шахтных
печах. Содержание железа в обожженной руде повышается до ,8 %.
Конечный концентрат содержит 5
-
5% F. Благодаря высокой основности металлургическая ценность концентрата
повышена и близка к магнетит
овым и гематитовым концентратам.

Полученный сидеритовый
концентрат
перерабатывается на Саткинском, Челябинском и Ашинском металлургических заводах.

Полевые
и

лабораторные исследования в рамках ФЦП "Интеграция" показали, что источником железа
являются железосодержащие карбонаты и сульфиды в каменных углях и вмещ
ающих породах каменноугольных
месторождений. На Тал
д
инском и Ерунаковском месторождениях были установлены слои сидеритизированных
песчаников и аргиллитов, мощностью до 1м. Они располагаются в кровле мощных пластов угля, поэтому возможна их
селективная добы
ча. Прогнозные запасы сидеритов соизмеримы с запасами угля. Нами установлено, что основными
минералами этих пород являются сидерит F
е
CO
3

(50
-
80%)
и

кварц
SiO
2

(20
-
50%) с примесью кальцита, доломита,
гематита, пирита, гетита, хлорита, полевых шпатов и др. С
труктура сидеритов мелко
-

и микрокристаллическая. Текстура
неяснослоистая. Химический состав сидеритов (%)

SiO
2
-

46,91; TiO
2

-
0,99; А
l
2
О
3

-

1,20; FeO
-

49,28; MnO
-

0,50; MgO
-

0,8; СаО
-

5,60; Na
2
O

-

0,28; S
-

0,, Ппп
-

8,55. Сидериты Еруна
к
овс
к
ого к
аменноугольного района приобретают
промышленный интерес, несмотря на низкое содержание железа, тем более что в отечественной и зарубежной практике
есть опыт их переработки.

Тал
д
инский угольный разрез может ежегодно попутно с углем добывать до 00
-
600 тыс.
тонн сидеритов с
содержанием
F
е до 5%. Их можно перерабатывать на Абагурской обогатительно
-
агломерационной фабрике КМК,
ЗСМК и Кузнецком заводе ферросплавов. Расстояние от ЗСМК и КМК до Тал
д
инского угольного разреза около 60 км,

а
до Бакальского ГОКа боле
е 1000 км.

Сидериты пр
и оптимальном измельчении 0


8 мм

успешно спекаются как в чистом виде, так и в смеси с
рядовыми железорудными концентратами.

Высокое отношение COMgO SiO
2
+
AI
2
O
3

в сидеритах позволяет пр
и

спекании получать офлюсованные агломераты с
требуемой основностью. С увеличением в шихте количества сидеритов
крупностью 0
-
8 мм структура агломерата становится более плотной и однородн
ой, повышается выход агломерата,
и
улучшаются его куско
ва
тость и механическая прочность. Производство офлюсованных а
гломератов на базе сидеритов
Ерунаковского района может несколько расширить железорудную базу ЗСМК и

КМК, а также привести к улучшению
качества агломерата и показателей работы доменных печей. В связи с этим необходимо уточнить запасы
сидеритизированных пор
од угольных месторождений и условия их залегания, организовать их добычу и построить
установку для мелкого дробления сидеритов.

Проведены лабораторные и промышленные спекания агломерата с различным содержанием сидерита. Состав
шихты промышленного агломера
та магнетитовый концентрат
-

91, %; магнетитовая руда
-

5,0 %; сидерит
(бакальский)
-

,6 %, известняк
-

1, %, кокс
-

6,8 %. Агломерат, полученный из этой шихты, имеет химический состав,
%: Fe


55,2; S


0,, СаО


9,89; SiO
2



8,50; MgO



2,15; FeO


10,98; ппп


1,. Минеральный состав,

% магнетит
(
FFе
2
O
4
)
50
-
60; гематит
(
Fe
2
O
3
)
10
-
5; кальциоферрит
(
CaFe
2
O
4
) 3
-
5; вюстит
(
FeO
)
1
-
; оливин
((
Fe,
Mg
,
Mn
)
2
SiO
4
)
2
-
3;
кальциооливин
(
Ca
2
SiO
4
)
-
1; силикатное стекло 5
-
0. Магнетит светлый, голубовато
-
серый
, частично
маггемитизирован. Гематит мартитовый, располагается по стенкам сквозных пустот. По объему и степени окисленности
агломерат не однороден.

Лабораторный агломерат получен с использованием местного сидерита. Состав шихты магнетитовый
концентрат


6
5,8%, сидеритовая руда


8,%, кокс


6,0%. Агломерат хорошо спечен, высокозакисный, однородный,
массивный, крупнокристаллический. Минеральный состав железо (мет.) 1


%, вюстит 5


0%, магнетит 0
-

35%,
гематит


менее 1 %, оливин


около 5 %, стек
ло


около 5 %, ферриты кальция не обнаружены. Агломерат должен
обладать хорошей механической прочностью.

Агломерат, полученный с более низким содержанием кокса на спекание, отличается более высокой
пористостью и комковатой текстурой. Он отличается более в
ысоким содержанием мартитового гематита, несколько
меньшим содержанием вюстита и более высоким количеством магнетита. Силикаты в нем также кристаллические.
Несмотря на более низкую степень проработки аглоспека, агломерат отличается крупнозернистостью. Кром
е того, в нем
встречаются ферриты кальция, причем при наличии кальциоферрита, рудные минералы спекаются в сплошную
однородную массу, представленную магнетитовой матрицей с пойкилитовыми включениями кальциоферрита и
мартитовыми включениями гематита.

Лаборат
орный агломерат с более высоким содержанием сидерита имеет состав шихты концентрат

41%,
сидеритовая руда


1%, известняк


10%, кокс


8%, возврат


0%. При более высоком содержании кокса агломерат
содержит меньше металлического железа, но больше вюсти
та. Он отличается крупными кристаллами вюстита и
вюститизированного магнетита
(

1Х
Fe
2
-
2
/3
x
O
4
)
.

Гематит в агломерате почти полностью отсутствует, наблюдаются
только единичные пластинки гематита по магнетиту. Металлическое железо встречается только в скопл
ении
полнокристаллических силикатах. Сидерит в процессе агломерации главным образом превращается в вюстит.

Лабораторные спекания подобной шихты, после ее

комплексной подготовки, позволили снизить расход кокса
в агломерационной шихте с 9% до 5%, расплавить

и прореагировать все кусочки сидеритовой руды, получить в
агломерате 0


0 % железа в закисной форме. Такой агломерат имеет высокое содержание железа (до 57%) и высокую
прочность при восстановлении (горячую прочность), что позволит при переплавке улучши
ть технико
-
экономические
показатели работы доменных печей.

В связи с изложенным открываются перспективы освоения Барандатского сидеритового месторождения. Оно
расположено в 00 км от Новокузнецка, в 0 км южнее ст. Итат Транссибирской магистрали приурочено

к Канско
-
Ачинскому буроугольному бассейну. Сидериты залегают в виде конкреционных тел линзообразной и пластовой формы,
мощностью , м над Итатским буроугольным пластом. Содержание
F
е в сидеритах 0
-
0 %, в гравитационном,
флотационном и обжиг
-
магнитном к
онцентрате


40
-
9 %. Запасы сидеритовых руд только в контуре первоочередного
буроугольного разреза составляют 1 млрд.т. Все запасы пригодны для открытой разработки. Размер годовой добычи ,5
-
5,0 млн.т. Сидериты могут извлекаться попутно с высокоглиноземис
тыми глинами и огнеупорным сырьем.


Литература

1.

Павленко С.И.. Пермяков АА., Ни Л.П. Технология извлечения оксидов железа из гидроудаляемых зол тепловых
электростанций Известия вузов. Черная металлургия.


М., 1999.



6.



С. 69
-
72.

2.

Пермяков АА Минеральн
ые отходы
Южного Кузбасса и их утилизация
Эффективные технологии утилизации и
переработки выбросов промышленных и бытовых отходов.



Новокузнецк,
1996.


С.1
-
18.


БИООКИСЛЕНИЕ

ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ

РУД

СЕРГЕЕВСКОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Т
.
Д
.
Углова
,
С
.
К
.
Малинкина
,
Л
.
М
.
Долгих

Научный руководитель
заведующая лабораторией М.З.

Серебряная

Днепропетровский

национальный

университет
,
г
.
Днепропетровск
,
Украина

Биодеградация минералов и руд в большой степени зависит от минерального и химического состава,
кристаллической ст
руктуры минералов, наличия примесей. Это особенно выражено в случае, когда идет речь о
выщелачивании золота, так как оно может находиться как в золотокварцевых жилах, так и образовывать промышленные
концентрации, накапливаясь в сульфидах (пирите, халькопир
ите, арсенопирите). При этом сопутствующие минералы
(карбонаты) могут существенно затруднять процесс микробного извлечения. 1 связи с этим разработка способов
извлечения золота требует специальных подходов в зависимости от минерального типа руд, их химиче
ского состава,
наличия токсических примесей и должна быть привязана к определенным, конкретным рудам и рудопроявлениям.

Золото входит во многие геохимические ассоциации, различные по качественному составу и количественном
у

соотношению элементов. Ввиду того
, что золото имеет сродство к ряду химических элементов, способно образовывать
комплексы с органическими и неорганическими лигандами, сорбироваться на определенных минералах, мы
сталкиваемся с большим разнообразием вещественного типа руд. Проблема извлечен
ия золота не может быть решена в
отрыве от исследования вещественного состава руд, так как наличие в золоторудных объектах труднообогащаемых
минералов, таких как сульфиды, требует разработки принципиально новых подходов.

Одним из них является бактериально
-
химический способ извлечения золота, который основан на разрушении
(окислении) сульфидных минералов под действием автотрофных микроорганизмов с последующим растворением
золота в неагрессивных и нетоксичных средах.

Основная задача первого этапа (окисление с
ульфидов) заключается в выборе активных сульфидоокисляющих
штаммов микроорганизмов, подборе оптимальных физиологических параметров для выбранной культуры и ее
адаптации к конкретным минеральным объектам, отработки технологических режимов процесса. Каждый и
з этих этапов
имеет свои особенности в зависимости от свойств штаммов и минерального состава руд.

Бактериальное выщелачивание сульфидов может активно протекать только при благоприятных для
жизнедеятельности бактерий условиях среды. Это три группы факторов

а) физико
-
химические (рН среды, окислительно
-
восстановительный потенциал, температура, степень аэрации,
концентрация кислорода и углекислого газа);

б) биологические (возраст культуры, концентрация бактерии, состав питательной среды, адаптация культуры к

руде, ассоциация культур);

в) технологические (соотношение ТЖ, крупность пульны, характер аэрации и перемешивания,
длительность процесса).

На активность процесса выщелачивания совокупно действуют все факторы, которые в конечном счете
определяют с
корость размножения культуры, скорость процессов окисления минерального субстрата. В зависимости от
типа перерабатываемых руд очень сильным колебаниям подвержен такой параметр, как рН, в свою очередь сильно
влияющий на продолжительность лаг
-
фазы, скорость
окисления сульфидов, уровень накопления биомассы.

Выщелачивание
-

это процесс, при котором микробные клетки вынуждены существовать в стрессовых
условиях, испытывая воздействие минерального субстрата, особенно в плотных пульпах, возрастающих концентраций
то
ксических металлов (медь, никель, мышьяк), дефицита кислорода и т.д. Адаптированная культура
(
Modak

J
.
M
.,

1995)

лучше осуществляет процесс выщелачивания как сульфидных минералов, так и золотосодержащих сульфидных
ко
н
центратов.

Предложено много вариантов сп
особа извлечения золота из сульфидных руд. базирующихся на бактериальном
вскрытии сульфидных минералов, что облегчает последующее растворение ассоциированного с сульфидами золота.
Вскрытие сульфидов достигается обработкой руды железоокисляющими бактериями
родов
Thiobacillus
,
Leptospirillum
,
способными разрушать пирит и арсенопирит
(Пат. № 5686, 1995)
. После биоокисления последующее цианирование
руды позволяет извлекать до 90 % золота. Этан биоокисления можно комбинировать с флотацией
(Пат. № 971818,
199
8)
, активизировать процесс введением торфо
-
щелочного реагента
(Пат. № 17909, 1995)

или же водной вытяжки
растительных остатков или древесных опилок
(Пат. № 05900, 1996)
. Использование только бактериального
выщелачивания позволяет добиться 85
-
95 % из
влечения золота, однако, такой результат достигается за 60
-
90 суток, что
делает этот процесс нерентабельным. Поэтому дальнейшие поиски эффективных способов привели к созданию
бактериально
-
химических методов переработки золотосодержащих упорных руд. Все они

основаны на одном пришдипе
и осуществляются в два этапа

-

вскрытие сульфидных минералов, осуществляемое микроорганизмами;

-

растворение ассоциированного с сульфидами золота химическими реагентами.

Исследования проводились па трех образцах руд Сергеевс
кого месторождения объедененных в одну
технологическую пробу. По своему минеральному состав
у это были метабазальты с кварц
-
карбонатными прожилками и
сульфидной минерализацией. В табл
ице 1

приведен химический состав исследуемого образца.

Как видно из табл.
1, до 50% состава пробы представлено силикатами и окислами алюминия; достаточно
большое количество карбонатных минералов (до 1%) и не менее 5,5% сульфидов.

Исходя из данных табл. 1, исследуемая технологическая проба должна быть отнесена к упорным сульфидн
ым
рудам с высокой карбонатизацией, которые сложно поддаются обогащению.

В качестве микроорганизмов нами использован штамм
Thiobacillus

ferrooxidans

M
-
l
, выделенный в
лаборатории биогеотехнологии. Штамм М
-
1 в течение ряда пассажей адаптировался к технологи
ческой пробе.
Культивирование осуществляли на среде К
-
9 без добавления сернокислого железа.


Таблица 1

Химический состав технологической пробы Сергеевского месторождения

Содержание, %

Au,

гт

SiO
2

Al
2
O
3

Fe
2
O
3

Fe
2
O

CaO

MgO

S
общ

S
сульфидн.

S
сульфатн.

п.п.п
.

Σ

39,00

10,78

3,80

10,06

7,88

4,97

3,10

2,90

0,20

2,0

81,59

2,5


В случае использования неадаптированной культуры наличие карбонатных минералов в среде приводит к
быстрому подщелачиванию среды уже в первые сутки культивирования и требует подкисления п
роб в течение 5
-
6
суток. В противном случае резко снижается
Eh

среды (ниже 00
mV
), что приводит к торможению роста культуры и ее
последующей гибели.

Адаптированная культура лучше размножалась на опытном образце, достигая необходимого уровня
Eh

(выше
+ 50
0
mV
) через двое суток. Этап биоокисления руды осуществляли на среде К
-
9 с сульфатом железа и без него, в
колбах емкостью 500 мл и рабочем объеме 100 мл, в соотношении твердой и жидкой фаз 110 и непрерывном
встряхивании (150
-
180 обмин). В табл. представ
лены данные об изменении химического состава проб после
биоокисления.

Из данных таблицы  видно, что культивирование Т.
ferrooxidans

в присутствии 0 гл
FeSO
4
-
7
H
2
O

приводит к
осаждению на рудных частицах ярозита, о чем свидетельствует повышение содержания

общей и сульфатной серы и
железа. Отмечено небольшое снижение сульфидной серы, что говорит частичном разрушении сульфидных минералов.
Осуществление процесса биоокисления в отсутствие сернокислого железа в среде приводит к более сильному
разрушению сульфид
ных минералов при отсутствии отложений ярозита, что позволяет в дальнейшем осуществляться
лучшему контакту между минералом и растворителями, используемыми для извлечения золота из руд после их
биоокисления.



Таблица 

Химический анализ руд, подвергшихся б
иоокислению Т.
ferrooxidans M
-
l


Характеристика пробы

Содержание форм серы, %

Содержание форм железа, %

Содержа
-
ние

Au
, гт

S
общ.
.

S
сульфидн.

S
сульфатн
.

F
е
общ
.

Fe
3+

Fe
2+

Биоокисление в присутствии 0 гл
FeS
O
4
.
7
H
2
O

3,61

2,30

1,01

14,76

11,24

3,52

2,13

Биоокисление в отсутствии
FeSO
4
.
7
H
2
O

2,58

2,10

0,32

10,03

7,32

2,71

2,05


Из литературных данных известно что, необходимая степень биоокисления сульфидов, обеспечивающая
последующее эффективное растворение ассоциированного с ними золота, составляет 50
-
60
%. При культивировании в
среде К
-
9 с сернокислым железом такая степень окисления достигается на 8
-
е сутки; в отсутствии сернокислого железа
этот процесс на 0
-
0% длительнее. Нами испытана возможность применения растворов неагрессивных соединений
(тиосульф
ат натрия и тиомочевина) для доизвлечения золота из руд, подвергшихся биоокислению. Установлено, что
наилучший результат достигнут при использовании тиомочевины. Максимально достигнутый эффект
-

90% уровень
извлечения золота из технологической пробы.

Таким

образом, показано, что из сложных по составу и трудных для обогащения руд Сергеевского
месторождения эффективное извлечение золота может быть достигнуто при использовании бактериально
-
химического
способа извлечения.


Литература

1.

Modak J.M., Natarajan K.A.
Development of special strains of Thiobacillus ferrooxidans for enhanced bioleaching of
sulpide minerals.
//
In: Biohydrometallurgical Processing. Chile.


1995.


P.
33
-
46.

2.

Пат
. № 5686
A

US
,
МКИ

С

22
В

11/00.
Biooxidation process for recovery of gold fr
om heaps of low
-
grade sulfidic
and carbonaceous sulfidic ore materialis James A. Briertey, Sandy, Utan, David L. A.
-

№ 75
-
743;
Изобретения

стран

мира



1995,
вып
. 48
.



№ .


С
. 18.

3.

Пат. № 971818 А1
WO
,
МКИ С  В 1108. Способ экстрагирования золота, в
ключающий в себя биофлотацию
Petrov

N
.,
Ulberg

Т.
-

№ 96058; Изобретения стран мира
-
1998, вып. 8


№ 9.


С. 1.

4.

Пат. № 17909 А1
RU
,
МКИ С  В 18. Способ подготовки реагента для бактериально
-
химического
выщелачивания сульфидн
ых руд Яшина Г.М., Нестерова С.В. Заявлено 9.08.90; Опубликовано 10.11.95, Бюл. №1.

5.

Пат. № 05900 С1
RU
,
МКИ С  В 18. Способ выщелачивания металлов из руд № 901950; Заявлено
9.06.9; Опубликовано 7.0.96, Бюл. №1.


ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГОРЕЛЫ
Х ПОРО
Д
УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕН
ИЙ
ПРИ
ПРОИЗВОДСТВЕ ПЕНОБЕТ
ОНА

Ю.
А. Фогель

На
учный руководитель профессор В.
А. Лотов

Томский политехнический у
ниверситет, г. Томск
,

Россия

Теплоизоляционные материалы занимают особое место среди материалов строительного назначения. В
о всем
мире нарастает тенденция к сбережению тепловой энергии. Введение в действие новых требований к повышению
теплозащитных свойств наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений различного функционального
назначения требует постоянного расширения
номенклатуры теплоизоляционных материалов повышенного качества,
создание новых технологий производства высокоэффективных теплоизоляционных материалов для устройства
многослойных систем утепления.

Теплоизоляционный ячеистый бетон обладает уникальным сочета
нием физико
-
технических свойств (низкая
теплопроводность, жесткость, негорючесть, высокая паропроницаемость). Это позволяет широко использовать его для
утепления ограждающих конструкций, и исключает основные недостатки, присущие многослойным системам утепл
ения
на основе минераловатных и пенополистроительных изделий.

Типичным представителем теплоизоляционного ячеистого бетона является пенобетон.

Пенобетон


эффективный материал, который может применяться в виде блоков, плит различных размеров или
в качестве
наливного бетона с различными видами фасадной отделки. Пенобетон обладает повышенной прочностью при
сжатии, низкой плотностью, низким значением коэффициента теплопроводности. Благодаря высокому термическому
сопротивлению, здания из пенобетона способны акку
мулировать тепло, что при эксплуатации позволяет снизить
расходы на отопление на 0
-
30%.

В последние годы возрос интерес к технологии пенобетона, что объясняется ее простотой, гибкостью и
универсальностью, а также появлением новых синтетических пенообразов
ателей, устойчивых в цементных системах.
Кроме того, при производстве пенобетона можно использовать различные тонкодисперсные добавки, такие как горелые
породы, золы


унос, тонкодисперсные пески, диатомит и другие.

В данной работе рассмотрены пути использ
ования горелых пород из шахтных отвалов в районе г. Анжеро
-
Судженска в качестве мелкого заполнителя при получении пенобетона. Мелкий заполнитель должен обладать
гидравлической активностью. Гидравлическая активность горелых пород обусловлена наличием в н
их двух активных
компонентов остатков глинистой части в виде дегидратированных минералов и кремнеземистой части в виде
растворимой или активной кремнекислоты.

Горелые породы представляют собой обожженные глинисто
-
песчанистые смеси с примесями угля,
необож
женной глины и глинистых сланцев. Исходным материалом для образования горелых пород служат так
называемые пустые шахтные породы или межугольные сланцы, сопровождающие угольные напластования.
Минеральный состав этих пород характеризуется присутствием сланце
вых аргиллитов, алевролитов и песчаников,
смешанных в различных соотношениях.

Целью настоящей работы является использование горелой породы (ГП) в качестве тонкодисперсной добавки в
производстве пенобетона.

Все эксперименты проводились на основе расчетов сы
рьевой смеси с плотностью 500 кгм
3
. Предварительно
для выявления влияния добавок горелой породы на прочность пенобетона готовились пластичным методом образцы
кубики. В качестве пенообразователя использовали
ПБ
-
2000

в количестве 0,7 лм
3
. Образцы готовилис
ь без вспенивания
при соотношении водацемент
0,4

и выдерживались в течение , 7, 1, 8 суток. После твердения определяли плотность,
прочность при сжатии образцов.

Результаты испытаний образцов полученных пенобетонов
представлены в таблице
1. Из таблицы
видно, что
удовлетворительную прочность показывают образцы с содержанием горелых пород 0%.


Таблица 1

Результаты испытаний

образцов пенобетона на прочность

Состав

горелая порода
портландцемент

Время твердения в сутках

3

7

14

28

100% цемента

10
,00

15
,36

15,62


30:70

36,42

72,40

74,63

90,00

40:60

33,56

32,14

68,30

75,60

50:50

20,81

46,90

39,06

52,08


На втором этапе исследования определялось влияние пенообразователя на прочность плотных образцов
пенобетона. Добавки пенообразователя вводились в ко
личестве от 0,05% до 0,%
c

интервалом 0,05% в расчете на 1 м
3

пенобетона. После пропаривания образцы испытывались на прочность.

Данные таблицы  показывают, что максимальной прочностью обладают образцы с минимальным количеством
пенообразователя.

Этот фа
кт необходимо учитывать при изготовлении поризованных изделий и поэтому при дальнейших
исследованиях поризация смесей проводилось с помощью пены полученной с добавкой 0,15% пенообразователя,
которая обеспечивает достаточно высокую кратность получаемой пе
ны.

Проведенные исследования показали, что горелые породы целесообразно использовать при производстве
пенобетона.


Таблица 

Влияние количества пенообразователя на прочность пенобетонов

Количество пенообразователя

Прочность на сжатие, кг
.
см
2

0,05

105,5
0

0,10

52,03

0,15

98,85

0,20

53,76


ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВ
КИ СЫРЬЯ ИНЗЕНСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДЛЯ
ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОДИА
ТОМИТОВОГО КИРПИЧА

Е.В. Царева

Научный руководитель доцент Т.А. Хабас

Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

Диатомиты,
пре
дставляющие собой кремнеземистую породу осадочного происхождения
, применяются
в
производстве теплоизоляционной керамики
. Теплоизоляционные

строительные материалы

на их основе

имеют малую
теплопроводность и используются благодаря этому для тепловой изоляции

строительных конструкций зданий, а также
промышленного оборудования и трубопроводов.

Диатомиты


породы органогенного происхождения,

состоят из остатков диатом
о
вых водорослей, или
диатомей. Чем больше содержится обломков панцирей и неорганических примесей
, тем выше объемный вес диатомита
и ниже его теплоизоляционные свойства, которые обусловливаются его микропористой структурой.

Химический состав диатомита в чистом виде
может быть выражен формулой
mSiO
2

nH
2
O
. Содержание
SiO
2

составляет от 70 до 95%, а коли
чество гидратной воды
от  до 8%
(Китайцев В.А.,
1
964)
. Кремнезем находится в
аморфном состоянии. Кроме кремнезема, диатомиты
содержат в небол
ь
ших количествах глиноземистые
вещества, карбонаты и сульфаты натрия, кальция и магния,
а иногда и примеси органич
еских веществ.

Диатомиты в природном состоянии обладают
большой пористостью, достигающей до 80


85%.
Пористость мелкая, преимущественно замкнутая,
ра
в
номерно распределенная.

Объемный вес колеблется в широких пределах
-

от 00 до

900 кг
м
3

(в сухом состо
янии). Коэффициент
теплопроводности


0,
81
-
1
,1
6

к
Вт
м

град при средней
температуре 0
о
С. Предельная температура применения
1000
о
С. Огнеупорность 160
о
С. Водопоглощение
диатомитов достигает 150% (по весу). Цвет диатомитов белый или светло
-
желтый
(
Нагибин Г.
В
. и др, 1966; Факторович
Л.М., 196)
.

При производстве пенодиатомитового кирпича имеется проблема неравномерной пористости и изменение
геометрических размеров (излишняя неравномерная усадка), что приводит к повышению уровня брака.

Целью данной работы явл
яется

выявление зависимости

качества готового пенодиатомитового кирпича от
влажности, гранулометрического состава исходного диатомита и времени его перемеш
и
вания.

Замесы готовились с содержанием опилок 

мас.
%, которые были просеяны через сито №5. Диатомит

с
влажностями 50,16; 9,7 и 5,88
%
, после молотковой дробилки пр
о
сеивался через сито №0, а диатомит с влажностью
42,95
%

просеивался через сито №5. Причем влажности 50,16 и 9,7
%



это карьерные влажности; 5,88 и ,95
%



это
влажности диатомита после
подсушки. Подсушива
лся диатомит в небольших объемах

(5


8 кг), в естественных
условиях, в теч
е
ние суток.

Диатомит с водой перемешивался в течение 5 минут, затем добавлялись опилки, и шликер
перемешивался еще 7 минут. Затем добавлялась канифольно
-
казеинова
я пена, и пеномасса перемешивалась в течение
еще 5 минут.

Сушка кирпичей производилась в туннельных сушилах при температуре 110
о
С. Длительность сушки 50
-
52
часа. Обжиг прои
з
водился в туннельной печи, в течение 1 часов, при температуре 80

о
С. После обжига

замерялись
размеры кирпичей, и по полученным данным была рассч
и
тана огневая усадка. Затем кирпичи шлифовались, и
определялась их прочность. Данные представлены в сводной табл
и
це.


Таблица

Результаты исследований полученных образцов пенодиатомитового кирпи
ча

№ замеса

Фракция диатом
и
та,
мм

Влажность
диатомита, %

Общая усадка, %

Объемный вес после
обжига, г

Прочность, МПа


Р
ис. Влияние влажности диатомита на усадку
пенодиатомитового кирпича после обжига

1


20

50,16

8,2
-
8,5
-
10,1

489

1,5

2


20

49,73

7,8
-
8,1
-
11,1

440

1,3

3


20

45,88

7,7
-
7,7
-
8,4

469

1,4

4


5

42,95

7,9
-
8
-
7,1

490

1,4


В прои
зводственных условиях кирпич получают, используя фракцию ≤ 100мм и время перемешивания 9
-
10
минут. При таких исходных условиях прочность на сжатие составляет 0,8
-
1,0 МПа.

По данным

проведенного эксперимента

можно сделать следующие выводы

1.

У диатомитов

с карьерной влажностью усадка по высоте и ширине одинаковая, но с понижением влажности
до эксплуатационной (ниже 7

%) усадка
по высоте
после обжига уменьшается с 11,1 до 7,1

%.

2.

При
увеличении времени смешивания компонентов до

1 минут, получается кирп
ич с равномерно
распределенной пористостью, что, следовательно, повышает его прочность. Также равномерно распределенная
пористость получается
при уменьшении размера частиц диатомита (просев

через
сита №0 и

№5
)
.

Полученная
прочн
ость

превышает технические т
ребования (прочность при сжатии не менее 0,8 МПа).

3.

Просеивание опилок
позволяет удалить крупные включения, гасящие пену.

4
.

При подсушке диатомита до эксплуатационной влажности (ниже 7

%) возможен его полноценный помол до
нормативных значений (5 мм)
и он полностью распускается в воде, что позволяет получить
равномернораспределенную пористость, а
,

следовательно
,

повысить прочность пенодиатомитового кирпича.


Литература


1.

Китайцев В.А. Технология теплоизоляционных материалов.
-

М. Стройиздат, 196.


40
 с.

2.

Нагибин Г.В., Павлов В.Ф., Эллерн М.А. Технология теплоизоляционных и гипсовых материалов.
-

М. ВШ, 1966.


67 с.

3.

Факторович Л.М. Краткий справочник по тепловой изоляции.
-

Ленинград Гостоптехиздат, 196.


51 с.


НЕАВТОКЛАВНЫЕ ЯЧЕИСТ
ЫЕ БЕТОНЫ НА
ОСНОВЕ ШЛАКО
Щ
ЕЛОЧНЫХ
ВЯЖУЩИХ

ДОМЕННЫХ ШЛАКОВ КУЗН
ЕЦКОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕС
КОГО
КОМБИНАТА И АКТИВНЫХ

МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК

А.В.

Ященко

Научный руководитель профессор В.А.Лотов

Томск
ий политехнический университет, г Томск, Россия

Потребность российского рынка в теп
лоизоляционных материалах постоянно растет. С каждым годом
увеличивается количество заводов по производству газобетона на портландцементном и известково
-
кремнеземистом
вяжущем а также пенобетона на высокомарочном портландцементном вяжущем (М500). В техноло
гической цепочке
создание таких материалов для увеличения прочности используется

автоклавная обработка. Без
автоклавная технология
создания материалов из этих составляющих приводит к снижению прочности в 1,5



 раза.

Высокая себестоимость готовой продукции

отпугивает потенциальных инвесторов, а так же влияет на
конечную стоимость готовой продукции.

В результате проведенного исследовани
я рынка и технологий получения
теплоизоляционных материалов
поставлена задача получения теплоизоляционного
материала ячеисто
й структуры не
автоклавного твердения
,

имеющего
высокие прочностные характеристики при низкой себестоимости. Одним из вариантов решения

задачи может быть
использование

шлакощелочного вяжущего имеющего высокие прочностные характеристики, а также короткие сро
ки
схватывания бетонной смеси. Для его получения используются
шлаки цветной

и
черной металлургии
. В качестве
жидкости затворения применяют растворы щелочи и жидкого стекла
.

Анализ литературных источников показал, что
исследования с шлакощелочными вяжущим

начали проводиться еще в 50
-
60 годах. Основоположником исследований
является профессор В.Д. Глуховский (Глуховский и др., 1978). На основе шлакощелочных вяжущих можно получать
тяжелые бетоны с прочностью 0
-
10 МПа, а это означает, что использование таких

вяжущих при производстве
ячеистых бетонов позволяет значительно повысить прочность межпоровых перегородок.

Одной из проблем, возникающих при использовании шлакощелочных вяжущих, является наличие несвязанной
щелочи, в результате чего на поверхности образцо
в в процессе твердения появляются высолы. Для связывания
свободной щелочи целесообразно использовать активные минеральные добавки, содержащие в своем составе
опаловидные разновидности кремнезема, глины, горелые породы.

При введении опоки, трепла и диатомит
а содержание
свободной щелочи уменьшается в 1,
-
1,7 раза, а н
овообразования, возникающие при гидратации шлакощелочных
вяжущих с глинистыми компон
ентами, содержат почти в 1,5
-
 раза меньше свободной щелочи по срав
нению с
обычными шлакощелочными, кроме того,

введение глинистых повышает прочность в 1,
-
1,5 раза. Введение добавок
обусловлено тем, что в составе шлакощелочных вяжущих они выполняют роль дополнительного вяжущего, способного
связывать избыток щелочи в трудно растворимые гидроалюмосиликаты натрия. Пр
опаривание и запаривание также
снижает процент свободной щелочи, но значительно повышает стоимость готового продукта и увеличивает
длительность технологического цикла.

Химический состав исследованных материалов представлен в таблице 1.

Таблица 1

Химический

состав исследуемых материалов

Материал

SiO
2

CaO

MgO

Fe
2
O
3

Al
2
O
3

SO
3

R
2
O

п.п.п

Инзенский диатомит

84,0

1,14

1,33

1,98

6,26

1,02

-

3,8

Шлак новокузнецкого
металлургического комбината

39,88

41,97

3,17

1,19

12,39

-

-

1,4

Глина Родионовская
(обожженная)

70,
39

5,37

1,36

5,17

14,12

-

3
,55

-


Шлак измельчался до удельной поверхности 000 см
2
г. Диатомит использовался виде высушенного с
остаточной
W
,% порошка с удельной поверхностью 1000 см
2
г. Глина обжигалась и измельчалась до удельной
поверхности 000
-
500 см
2
г.

Отдозированные сухие компоненты затворялись раствором дисиликата натрия ρ1, гсм
3
. Эта смесь
перемешивалась с алюминиевой пудрой марки ПАК
-
 в течение 0
-
60 с. Процесс поризации продолжался в течение 10
-
15 мин. После выдержки в естественных у
словиях 1
-
1,5 ч образцы извлекались из форм и помещались в воздушно
-
влажную среду для твердения в течение 8 суток. Затем образцы высушивались до постоянной массы, после чего
определялась их плотность и прочность.

Таблица 

Свойства полученного шлакощелоч
ного ячеистого бетона

№ пп

РШ

ВТ

Плотность, кгм
3

Прочность при сжатии,
МПа, (7 сут)

Количество не связанной
щелочи от введенной, %

1

0,56

0,35

370

1,22

17,5

2

0,518

0,35

450

1,76

16,1

3

0,465

0,35

530

1,93

15,4


Сначала были получены образцы без а
ктивных минеральных добавок с плотностью 50
-
85 кгм
3

(табл. ).
Далее изучалось влияние добавок обожженной глины и диатомита на свойства ячеистого бетона. Результаты
исследований представлены в таблице , из которой видно, что добавки обожженной глины и
диатомита положительно
влияют на связывание щелочи. В образцах с диатомитом количество свободной щелочи уменьшилось в 1, раза, в
образцах с обожженной глиной


в 1,5 раза. Исследованием установлено, что конец сроков схватывания с активными
минеральными
добавками увеличивается с 0 до  мин., что можно объяснить повышенными водоудерживающими
свойствами этих добавок.



Таблица
3

Результаты введения активных минеральных добавок

Добавка

Количество
добавки,

% от массы
шлака

РШ

ВТ

Плотность, кгм
3

Прочнос
ть при
сжатии, МПа,

(7 сут)

Количество не
связанной
щелочи от
введенной, %

Диатомит

5

7

0,536

0,35

0,37

410

420

1,27

1,27

14,1

13,6

Обожженная
глина

15

20

0,473

0,35

0,36

460

510

1,82

2,09

12,9

12,6


Кроме того добавки снижают усадочные явления при фо
рмировании межпоровых перегородок и всего массива
изделия.

Отмечено положительное влияние добавок на прочность образцов. В результате взаимодействия кремнезема
опаловых пород и алюмосиликатов со свободной щелочью образуются низкомодульные силикаты и мало р
астворимые
гидроалюмосиликаты натрия, которые в результате ионного обмена
Na
+

Ca
2+

упрочняют структуру за счет
образования гидросиликатов кальция и гидроалюмосиликатов кальция.

Из полученных данных следует что на основе шлакощелочного вяжущего с и
спользованием доменного шлака
Кузнецкого металлургического комбината с использованием активных минеральных добавок можно получать ячеистые
шлакощелочные бетоны с плотностью 00
-
500 кгм
3
,прочностью при сжатии 1,
-
, МПа причем твердение
продолжается в теч
ение длительного времени и наиболее интенсивно в первые 1 месяцев.


Литература

1.

Глуховский В.Д Пахомов В.А. Шлакощелочные цементы и бетоны.
-

Киев
:

«Буд
i
вельник»,

1978.



18с.



Приложенные файлы

  • pdf 1214469
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий