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

Экспериментальная часть Исходными компонентами цементов щелочной активации использовали НК производства ОАО «Апатит», хвосты обогащения АНОФ-2 ОАО «Апатит», гранулированный шлак комбината «Печенганикель». Химический состав НК (мас. %): SiO 2 - 43.37, Al 2 O 3 - 29.48, Fe 2 O 3 - 2.90, CaO - 0.84, MgO - 0.27, (№ 2 0+К 2 О) - 21.8, TiO 2 - 0.27, P 2 O 5 - 0.03. Химический состав хвостов обогащения АНОФ-2 (мас. %): SiO 2 - 37.90, Al 2 O 3 - 19.19, Fe 2 O 3 - 8.82, CaO - 5.52, MgO - 1.29, (Na 2 O+K^) - 16.2, P 2 O 5 - 1.48. Химический состав шлака (мас. %): SiO 2 - 40.88, Al 2 O 3 - 6.90, FeO - 35.40, CaO - 2.65, MgO - 10.71, (Na 2 O+K^) - 2.1, S - 0.71, Fe 2 O 3 - следы. Минеральный состав компонентов, мас. %: НК - нефелин 75-80, полевые шпаты 8-16, вторичные минералы по нефелину 1.5-10, эгирин 1.5-5, титаномагнетит 0.4-0.6, апатит 0.2-0.8, сфен 0.5-1.0; хвосты АНОФ- 2: нефелин 50-55, полевые шпаты 2.5-4, вторичные минералы по нефелину 0.5-2, эгирин 23-27, титаномагнетит 4-5, апатит 2-3.5, сфен 4-5; шлак комбината «Печенганикель» - магнезиально-железистое стекло - 95-98, кристаллическая фаза (скелетные кристаллы оливина) - 2-5, рудные минералы - 1-3. Механоактивацию (МА) исходного сырья проводили в лабораторной центробежно-планетарной мельнице АГО-2 продолжительностью до 270 с в воздушной среде и в атмосфере углекислого газа по методике, описанной в [ 8 ]. МА в среде СО 2 связана с тем, что в этом случае обнаружено повышение реакционной способности магнезиально-железистого шлака в реакциях гидратационного твердения [9]. Измерение удельной поверхности производили методом воздухопроницаемости. Для определения вяжущих свойств механоактивированных смесей изготавливались кубики размером 1.41x1.41x1.41 см, которые твердели во влажных условиях при температуре 20-22оС. При получении цементов щелочной активации основные параметры - количество и модуль ЖС, водотвердое отношение (В/Т) и др. - задавали с учетом проведенных ранее исследования. ЖС применяли с модулем 1.50 и 1.59. Содержание ЖС в композиции рассчитывали в процентах Na 2 O от массы сухих компонентов. Водотвердое отношение (В/Т) рассчитывали с учетом воды, находящейся в ЖС. Результаты и их обсуждение Первоначально были изучены вяжущие свойства геополимеров на основе НК, механоактивированного в воздушной среде и в СО 2 , при нормальном твердении во влажных условиях. Согласно полученным данным (табл.1), атмосфера МА не оказывает существенного влияния на прочность образцов при сжатии (Ксж), что связано, по-видимому, с относительно невысокой способностью нефелина, как и других алюмосиликатов щелочных металлов [10], поглощать СО 2 при МА. Расхождение по величине прочности в разные сроки твердения от 7 до 180 сут находятся в большинстве случаев в пределах ошибки определения. Таблица 1. Прочность при сжатии (Ксж) образцов геополимеров на основе НК, механоактивированного на воздухе или в СО 2 Атмосфера МА S-уд, м2/кг В/Т № 2 О, мас. % Ясж, МПа, через...сут 7 28 180 Воздух 1063 0.33 5.0 1 .1 1.3 1 .0 СО 2 1 0 1 1 0.26 3.5 2 . 2 2 . 6 1.7 Воздух 985 0 . 2 2 3.0 2.3 2.5 4.9 2О С 1 0 1 1 0 . 2 2 1 .0 0.9 1 .1 1.3 Воздух 1070 0.28 2 . 6 8 2 . 0 2 . 2 3.1 2О С 1027 0.28 2 . 6 8 1.9 2 . 2 2.9 Примечание. ЖС: модуль 1.5. Время МА - 270 с. Как и следовало ожидать, увеличение В/Т приводит к падению прочности к 360 сут твердения, при этом прочность при В/Т= 0.21 в 2.4 раза выше, чем при В/Т=0.25 (табл.2). Таблица 2. Влияние отношения В/Т на прочность при сжатии (Ксж) образцов геополимеров на основе НК В/Т Sуд, м /кг Я сж через....сут, МПа 7 28 180 360 0 . 2 1 608 1.7 2.3 3.1 3.85 0.23 600 1.5 1 .1 2.3 2.5 0.24 600 1.3 1.03 1 .6 1 .6 0.25 600 1 .2 0.9 1 .6 1 .6 Примечание. ЖС: модуль 1.5, содержание № 2О - 3.5%. Атмосфера МА - воздух, время МА - 60 с. При росте величины удельной поверхности НК от 300 до 1360 м2/кг (время МА от 30 до 270 с) при одинаковой консистенции массы отношение В/Т изменяется в пределах 0.20-0.32. Вместе с тем это не мешает выявить характер изменения прочности в зависимости от удельной поверхности НК (рис.). 539