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

Для проведения исследований использовались: 1) Технологическая проба кремнеземсодержащего продукта, полученного при переработке апатитонефелиновых руд с опытной установки “Глинозем” (ОАО “Апатит”). Продукт представляет собой тонкодисперсный порошок светло-серого цвета, в основном состоящий из аморфного кремнезема. Удельная поверхность материала, измеренная методом воздухопроницаемости, составляет 23676 см 2 /г, насыпная плотность - 287 кг/м3. 2) Проба кремнеземсодержащего продукта, полученного при переработке эвдиалитовых руд и представляющего собой тонкодисперсный порошок серо-белого цвета с удельной поверхностью 17157 см2/г (после 2-часового измельчения в барабане), насыпной плотностью 523 кг/м3. 3) Отходы обогащения апатитонефелиновых руд с удельной поверхностью 4363 cм 2 /г. Основным компонентом тонкодисперсных отходов является нефелин (55-65 мас. %). 4) Золошлаковая смесь Апатитской ТЭЦ с удельной поверхностью 4000 см 2 /г, насыпной плотностью 900 кг/м3. 5) Апатит-кальцитовые карбонатиты Ковдорского ГОКа с удельной поверхностью 2923 cм2/г и хвосты обогащения апатитомагнетитовых руд рудника “Железный” (г. Ковдор) с удельной поверхностью 4012 cм 2 /г. Ранее в ОТСМ из отходов обогащения апатит-нефелиновых руд и стекла по одностадийной технологии разработан высокоэффективный пеностекольный материал, который может быть рекомендован для утепления помещений с повышенными требованиями к температурному и влажностному режимам: подвалов, саун, бань, бассейнов, каминов, дымоходов и т.п. [7]. Технические характеристики полученного материала: плотность 200­ 410 кг/м3, теплопроводность 0.08-0.13 Вт/м 2 К, прочность до 1.9 МПа, водопоглощение до 3%. Сочетание свойств полученного материала позволяет быстро и самостоятельно утеплить любой объект личного хозяйства. Основываясь на разработанных технологических подходах в рамках научных исследований по пеностеклу и используя технологию низкотемпературного синтеза стеклофазы, на основе микрокремнезема получен пористый зернистый материал, удовлетворяющий нормативным требованиям на материалы и изделия строительные теплоизоляционные (ГОСТ 16381-77). Коэффициент теплопроводности полученного материала 0.075-0.08 В т/мК , плотность 0.15-0.24 г/см3. Для увеличения прочности гранул в качестве модифицирующих добавок применялись отходы апатитонефелиновых руд и золошлаковая смесь. Гранулированный пеноматериал может быть рекомендован для использования в качестве теплоизоляционных засыпок (утеплителя чердачных перекрытий, стен, кровли) [ 8 ]. Проведены исследования по изготовлению блочных теплоизоляционных материалов из микрокремнезема. Установлены оптимальные условия и определены составы для получения пеносиликатных материалов. Технические свойства материалов: плотность 0.3-0.5 г/см3, прочность до 5 МПа, теплопроводность 0.09-0.107 Вт/м2-К. Водопоглощение данных материалов выше, чем у пеностекла на основе отходов обогащения апатитонефелиновых руд, что затрудняет применение их для наружной теплоизоляции. Блочные пеноматериалы могут быть рекомендованы к использованию как при строительстве, так и при реконструкции промышленных и гражданских зданий для тепловой изоляции внутренних стен, кровли, чердачных перекрытий, полов. В результате проведенных исследований установлена возможность синтеза керамической волластонитсодержащей матрицы на основе кремнеземсодержащего продукта переработки апатит-нефелиновых руд. Определены составы и установлены режимы обжига керамических масс. Оптимальным является состав, мас. %: микрокремнезем - 40, апатит-нефелиновые отходы - 30, хвосты обогащения апатигомагнетиговых руд - 30. Образцы показали высокую прочность на изгиб - 9.31 МПа (при температуре обжига 1100°С) и 32.65 МПа (при температуре обжига 1150°С), прочность на сжатие 55 МПа, водопоглощение 9.18% (температура обжига 1150°С). По полученным характеристикам материал соответствует требованиям ГОСТ 530-2007 «Кирпич и камни керамические. Технические условия» и ГОСТ 13996-93 «Плитки керамические фасадные и ковры из них. Технические условия». Морозостойкость материала, обожженного при температуре 1150°С, соответствует марке F50. Введение в составы масс глины и глиноподобных отходов обогащения медно-никелевых руд приводит к улучшению спекаемости керамических масс и, соответственно, к улучшению технических характеристик образцов. Наблюдается увеличение прочности до 70 МПа, морозостойкости - до 50 циклов и снижение водопоглощения до значений, удовлетворяющих нормативным требованиям на кирпич и камни керамические. На основе волластонитсодержащей силикатной матрицы и наполнителя из кремнеземсодержащего сырья получены композиционные материалы. Перспективными являются составы, мас. %: микрокремнезем 40-42.5, отходы обогащения руд 60-57.5, наполнитель 15-20 (сверх 100%) [9]. Увеличение количества пористого наполнителя в составе композита приводит к снижению его прочностных характеристик. Для высокопористых систем на основе микрокремнезема в результате преобладания в структуре материала открытых сообщающихся пор характерны повышенные значения водопоглощения. Улучшение технических свойств композитов возможно за счет оптимизации структуры и свойств наполнителя. С учетом того, что одним из важнейших факторов, определяющих свойства материала, является технологический режим получения, были проведены исследования зависимости технических характеристик гранулированного наполнителя от температуры и времени термообработки. Проведен дополнительный кратковременный обжиг гранул при более высоких температурах, приводящий к их поверхностному оплавлению, способствующему упрочнению и снижению водопоглощения образцов в результате изменения структуры. Повышение термообработки позволило в 2-3 раза увеличить прочность материала и в 2 раза - водоустойчивость. Кроме того, одним из самых эффективных методов придания водостойких свойств материалам, используемым при строительстве, является 563