Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

Известно, что микрокремнезем может использоваться для создания пеносиликатов за счет образования вяжущих композиций со щелочами. Источником порообразующих газов в области пиропластичного состояния в данном случае являются гидратированные полисиликаты натрия, которые образуются при добавлении раствора гидроксида натрия к высокоактивному аморфному кремнезему [10]. Образующаяся жидкостекольная смесь способна формировать высокопористую систему при достаточно низких температурах последующей термообработки [11]. Использование модифицирующих добавок оказывает упорядочивающее действие на макро- и микроструктуру теплоизоляционного материала и повышает физико-механические показатели пористых изделий [12, 13]. Проведенными ранее исследованиями показана перспективность применения карбонатитовых отходов при получении строительных теплоизоляционных материалов [14]. В связи с этим представляло интерес изучение возможности применения карбонатитового сырья в качестве минеральной и модифицирующей добавки для получения блочного пеносиликата. Цель данной работы заключалась в физико-химическом и экспериментальном обосновании получения из техногенных отходов блочных пеносиликатов с равномерной пористой структурой и улучшенными техническими характеристиками. Объекты и методы Для проведения исследований использовались: 1) кремнеземсодержащий продукт, полученный при переработке эвдиалитовых руд Ловозерского месторождения и представляющий собой мелкодисперсный порошок светло-серого цвета с удельной поверхностью 307 м 2 /г, насыпной плотностью 428 кг/м 3 ; 2) отходы обогащения апатитонефелиновых руд хибинских месторождений с удельной поверхностью 0,80 м 2 /г, насыпной плотностью 1500 кг/м 3 ; 3) апатитокальцитовые карбонатиты Ковдорского ГОКа с удельной поверхностью 0,3 м 2 /г и хвосты обогащения апатитомагнетитовых руд (карбонатитовые отходы) рудника “ Железный ” (г. Ковдор) с удельной поверхностью 0,4 м 2 /г. Химический состав используемых сырьевых материалов представлен в табл. 1. Химический состав сырья Таблица 1 Компонент Соде ржание оксидов, мас. % SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO P 2 O 5 Na 2 O K 2 O ZrO 2 CO 2 SO 3 Мкр. 74,7 0,84 0,5 3,07 0,80 0,08 0,046 2,53 0,46 4,49 - - АНХ 35,98 4,43 16,60 12,22 9,13 1,25 4,11 10,77 4,59 - - 0,15 КБ 0,09 0,04 0,83 0,75 50,87 0,83 1,04 0,13 0,05 - 43,21 0,23 КО 17,12 0,27 2,41 11,7 20,7 22,9 4,49 0,45 0,88 - 14,15 - Примечание . Мкр. — кремнеземсодержащий продукт переработки эвдиалитовых руд, АНХ — апатитонефелиновые отходы, КБ — карбонатит, КО — карбонатитовые отходы. Для получения пеносиликатов использовалась шихта состава, мас. %: кремнеземсодержащий продукт 68-80, гидроксид натрия (в пересчете на Na 2 O) 17-20, апатитонефелиновые отходы фракции -1 мм 15, с добавлением карбонатита или карбонатитовых отходов 5-15 % (сверх 100 %). Блочные пеносиликатные материалы получали путем приготовления жидкостекольной композиции с добавлением минеральных добавок. Компоненты шихты тщательно перемешивали, добавляли гидроксид натрия (45 %-й водный раствор) и методом пластического формования готовили образцы, которые затем укладывали в керамические разъемные формы диаметром 30 мм, и после сушки на воздухе или в воздушно-тепловых условиях подвергали вспучиванию, используя следующие технологические режимы: 1) предварительная сушка в воздушно-тепловых условиях; 2) термообработка при температурах 650-700 °C и изотермическая выдержка в течение 25-30 мин; 3) снижение температуры на 100-150 °С в течение 5-7 мин с дальнейшим медленным охлаждением до температуры окружающей среды со скоростью 0,4-0,6 °С/мин. Измерение удельной поверхности сырьевых материалов производили по методу БЭТ. ИК-спектры микрокремнезема и пеносиликатов на его основе снимались на Фурье ИК-спектрометре Nicolet 6700 FTIR. Фрактографические исследования пеноматериала проводились с привлечением оптической микроскопии и растровой электронной микроскопии с использованием SEM LEO 420. Технические свойства пеносиликатных материалов из кремнеземсодержащего сырья определялись с учетом требований ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. 108