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

ЖЕЛЕЗОРУДНЫЙ КОНЦЕНТРАТ КАК КОМПОНЕНТ СПЕЦИАЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Б.И. Гуревич, Е.В. Калинкина, А.М. Калинкин, В.В. Тюкавкина, Е.С. Серова Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия Аннотация Механоактивированный железорудный концентрат ОАО «Олкон» рассмотрен в качестве компонента специальных смешанных вяжущих, обладающих большой объемной массой. Исследованы композиции портландцемент - ЖРК - вода и ЖРК - гипс - вода. Установлено, что методом прессования возможно получить материал на основе механоактивированных композиций ЖРК - гипс (фосфогипс) с прочностью ~10 МПа и объемной массой 3.8-3.9 г/см3, состоящий из 95-98% ЖРК и 5-2% гипса. Этот материал может быть использован для изготовления специальных облицовочных плиток, защищающих от радиации. Ключевые слова: железорудный концентрат, композиционные вяжущие, механоактивация. IRON-ORE CONCENTRATE AS A COMPONENT OF SPECIAL COMPOSITE BUILDING MATERIAL B.I. Gurevich, E.V. Kalinkina, A.M. Kalinkin, V.V. Tukavkina, E.S. Serova I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Kola Science Centre o f the RAS, Apatity, Russia Abstract Mechanically activated iron-ore concentrate (IOC) JSC «OLKON» has been studied as a component of special composite binding material with a large volume weight. Portland cement - IOC - water and IOC - gypsum -water compositions have been investigated. It has been concluded that it is possible to obtain material based on the mechanically activated iron-ore concentrate and gypsum (phosphogypsum) using pressing method. This material consists of 95-98% IOC and 5-2% gypsum and its compressive strength is ~10 MPa and volume weight is 3.8-3.9 g/cm3. This material can be used for production of the special facing tiles protecting from radiation. Keywords: iron-ore concentrate, blended cement, mechanical activation. Железорудный концентрат (ЖРК), полученный из железистых кварцитов Оленегорского месторождения, включающих минералы железа - магнетит, гематит, магнезиально-железистые силикаты, в данной работе рассмотрен в качестве возможного сырья для получения вяжущих материалов и мелкозернистых бетонов специального назначения, обладающих большой удельной массой. Вяжущие такого типа находят применение при строительстве атомных станций для защиты от у-излучения [1]. Также исследовано взаимодействие ЖРК с гипсом, которое, возможно, могло бы найти применение в технологии грануляции и брикетирования концентратов руд [ 2 ]. Химический состав использованного ЖРК ОАО «Олкон», мас. %: Fe 2 O 3 - 63.40, FeO - 26.70, SiO 2 - 7.75, MgO - 0.80, CaO - 0.60, Al 2 O 3 - 0.40, MnO - 0.11, Na2O - 0.06, K2O - 0.06, TiO 2 - 0.05, P 2 O 5 - 0.02, п.п.п. - 0.05. Минеральный состав ЖРК: магнетит - 91.0-92.0, гематит - 1.0-2.0, кварц - 2.0-3.0, амфибол - 0.5-1.0, пироксен - 0.3-0.5, полевой шпат - 0.5-1.0, прочие - 0.2-0.5. По гранулометрическому составу ЖРК представляет собой мелкозернистый продукт с модулем крупности Мк = 1.8. Двуводный гипс представлен двумя образцами - природный гипс и фосфогипс. Для повышения реакционной способности компонентов их смеси подвергали механоактивации (МА) на планетарной мельнице АГО-2 в воздушной среде в течение 270 с. Композиция портландцемент - ЖРК - вода. К смеси портландцементного (ПЦ) клинкера с 5 мас. % гипса добавляли тонкомолотый ЖРК с целью получить вяжущее с объемной массой, превышающей плотность обычного портландцемента. Сравнивали прочность при сжатии полученного смешанного вяжущего, в составе которого количество клинкера уменьшали от 100 мас. % вплоть до 1 мас. %, замещая его ЖРК, с прочностью чистого ПЦ с учетом доли последнего в соответствующих смесях. Образцы твердели во влажных условиях при температуре 20±2оС. Результаты экспериментов приведены в табл.1. Данные по прочностям при сжатии (R^ , приведенные в табл.1, показывают, что при твердении изученных композиций ЖРК - клинкер - гипс (5 мас. %) для всех составов и сроков твердения получаем прочность, превосходящую расчетную величину, определенную на основе содержания ПЦ клинкера в композиции (считая, что ЖРК - инертный наполнитель). Относительный прирост прочности составляет от 1.2 до 29.0%. Вместе с тем измеренная объемная масса затвердевшего материала не достаточно высока. Как у обычного ПЦ, она находится в пределах 2.3-2.4 г /см 3 независимо от содержанияЖРК в смеси, что объясняется удобоукладываемостью массы. УДК691.3:622.341.1 522