Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

products of the method in question has been made on the basis of the method. There has been considered different variants of technological schemes depending on properties of raw materials; production of calcium hydrosilicates and wollastonite which are dependant on their structure for properties; the influence of materials dispersion on their physical properties, and, therefore, on the application area to serve as functional and structural materials. On the basis of the synthetic calcium silicate and other materials, effective sorbents, solid leaches, organo-mineral and ceramic pigments have been produced. Keywords: mineral raw materials, synthetic calcium silicates, nanopowders, fibrous structure, seven-bar formula, direct and inverse research tasks, organic and mineral pigments, extraction-pyrolytic method, composite ceramic pigments, hybrid phosphors, database, computer modeling, Web application. Силикаты кальция различного состава и структуры, благодаря своим физико-химическим, технологическим и эксплуатационным свойствам, находят широкое практическое применение [1, 2]. Порошки c длинноволокнистой (игольчатой) структурой частиц эффективно используются как усиливающие наполнители целого ряда конструкционных материалов: наполненных пластмасс, резин смол (полимерные композиционные материалы), строительной керамики, металлокерамики, фрикционных и антифрикционных материалов [1-4]. В ряде случаев, например при получении биокерамики, целесообразно использование ксонотлитовых и волластонитовых нановолокон [3, 5]. Тонкодисперсные порошки нашли широкое применение в качестве основы при исследовании процессов получения функциональных материалов различного назначения: сорбентов, твердых экстрагентов, композиционных керамических и органо-минеральных пигментов, гибридных люминофоров, красок, фармацевтических составов и др. [6-10]. В этом случае основной задачей при выборе сырья и способов получения гидросиликатов и силикатов кальция является повышение дисперсности порошков вплоть до нанометровых размеров. Процессы получения синтетических силикатов кальция из имеющихся в наличии разнообразных сырьевых источников исследуются в различных организациях нашей страны. Первые исследования в этом направлении были проведены армянскими учеными [11]. Применение современных методов синтеза силикатов кальция, таких как золь- гель процесс, гидротермально-микроволновой синтез, гидротермальные процессы с применением структурирующих веществ и др., позволяет варьировать в широких пределах свойства целевых продуктов и тем самым обеспечивает их соответствие требованиям для конкретного использования. В случае гидротермальных процессов возможно получение гидросиликатов кальция, что существенно расширяет области применения силикатных материалов. Разработаны технологические процессы получения силикатов кальция (ксонотлита и волластонита) из техногенного сырья (фосфогипса, кремнегеля), природного сырья (диатомита, мела), промышленных продуктов (силикат-глыбы, хлорида кальция), химических реактивов (хлорида, нитрата и ацетата кальция, силиката натрия, тетраэтоксисилана); установлены химико-технологические параметры основных стадий процессов; разработаны принципиальные технологические схемы, предложены способы утилизации отходов. В случае использования водорастворимого сырья разработаны процессы получения нанопорошков гидросиликатов кальция с применением ПАВ, в частности солей четвертичных аммониевых оснований в качестве структурирующих добавок [6]. Показано, что полученные прекурсоры с размером частиц 30-70 нм могут применяться в качестве сорбентов неорганических солей и органических соединений, а также для получения ТВЭКСов, органо-минеральных пигментов, в качестве наполнителей в полировальных пастах, акриловых красках и др. Полученные образцы тонкодисперсных гидросиликатов кальция и волластонита использованы для получения композиционных керамических пигментов, гибридных люминофоров и других материалов. Показана эффективность применения экстракционно-пиролитического метода, обеспечивающего гомогенность и заданный состав целевых продуктов, для получения керамических пигментов и люминесцентных материалов на основе силикатов кальция. В частности, разработаны новые комбинированные способы получения керамических синего алюмокобальтоксидного и белого титанового пигментов на основе наноразмерного мезопористого синтетического ксонотлита [6, 7]. Получены и исследованы композиционные люминесцентные материалы, активированные ионами редкоземельных элементов [8]. Исследован процесс получения силикатов кальция из фосфогипса и силикат-глыбы в реакторе с микроволновым разогревом. Получены образцы с волокнистой структурой и с крупными кристаллитами с соотношением длины к диаметру 200 к 1 и более, которые могут быть использованы в качестве прекурсоров - наполнителей с армирующими свойствами, например, в производстве строительных материалов [3]. В развитие химико-технологических основ процессов совместной переработки различных типов природного и техногенного кальций- и кремнийсодержащего сырья нами сформулированы методологические принципы и получены экспериментальные результаты, позволяющие, с одной стороны, разрабатывать рациональные технологические процессы переработки конкретных видов сырья и определять области применения полученных продуктов, а с другой - осуществлять выбор сырья и технологии переработки для получения материалов с заданными структурой и свойствами. На основе анализа современных методов получения и областей применения силикатов кальция со стехиометрическим соотношением CaO к SiO2, равным 1, была предложена семизвенная формула взаимосвязи отдельных стадий и характеристик исходных, промежуточных и конечных продуктов «сырье - технология - состав - структура - дисперсность - свойство - применение» для процессов переработки минерального и техногенного сырья и получения композиционных материалов различного назначения [1, 12]. 38