Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2022(1))

Материалы и методы В качестве исходных сырьевых материалов использовали золу Апатитской ТЭЦ, отобранную «всухую» (без применения гидроудаления), кальцитовый концентрат, полученный из апатит- карбонатитовых руд Ковдорского месторождения (Мурманская область) и гипсовый камень месторождения «Глубокое» (Архангельская область). Основу золы составляет стеклофаза, ее кристаллическими компонентами являются а-кварц, муллит, магнетит и гематит. Зола характеризуется повышенным содержанием кальция (~6 % СаО). Содержание кальцита в кальцитовом концентрате — 93-95 %, в качестве примесей присутствует доломит и глинистые минералы. Гипсовый камень представлен двуводным гипсом. Химические составы компонентов вяжущих приведены в табл. 1. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2022. Т. 1, № 2. С. 50-57. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2022. Vol. 1, No. 2. P. 50-57. Таблица 1 Химический состав компонентов вяжущих, мас. % Компонент 2 О Č75 AbO3 Fe 2 O3 CaO MgO Na2O K 2 O TiO 2 P 2 O 5 SO 3 п.п.п. Прочие Зола 55,3 22,45 8,68 6,02 2,14 0,85 1,28 0,98 - 0,47 3,02 - Кальцитовый концентрат 0,09 0,02 0,4 52,22 1,25 0,54 0,12 0,01 0,97 0,02 42,3 1,90 Гипс - - 35,96 - - - - - 43,4 - 1,24 Примечание. Для гипса, помимо компонентов, указано содержание H2O — 18,9 %. Механоактивацию исходного сырья проводили в лабораторной центробежно-планетарной мельнице АГО-2 [Аввакумов, Гусев, 2009] в воздушной среде при центробежном факторе 40 g с применением стальных барабанов и шаров диаметром 8 мм. Соотношение масса шаров и масса загрузки 6:1. Измерение удельной поверхности производили методом воздухопроницаемости на приборе Т-1. Рентгенофазовый анализ (РФА) проводился на дифрактометре Shimadzu XRD 6000 (СиКа-излучение) при скорости съемки 2о(2Ѳ)/мин. ИК-спектры снимались на Фурье ИК-спектрометре Nicolet 6700 FTIR в таблетках бромида калия. Для определения вяжущих свойств механоактивированных композиций изготавливались образцы размером 1,41 х 1,41 х 1,41 см из теста пластичной консистенции. Затворителем являлась вода. Для композиционных вяжущих применяли два режима твердения при температуре 20 ± 2 °С: • влажные — при относительной влажности воздуха 95-100 %; • воздушно-сухие — при относительной влажности 60-70%. Испытания образцов на сжатие проводились на гидравлическом прессе ПГМ-100МГ4-А (СКБ «Стройприбор», г. Челябинск). Результаты и обсуждение К о м п о з и ц и я « з о л а — к а л ь ц и т — д в у в о д н ы й г и п с » с с о д е р ж а н и е м г и п с а д о 7 м а с . %, у с л о в и я т в е р д е н и я — в л а ж н ы е . На рис. 1 приведены рентгенограммы исходной золы и золы после 270 с МА. В результате механической обработки в планетарной мельнице происходит заметное снижение интенсивности и уширение пиков минералов, обусловленное структурными нарушениями и/или уменьшением размеров кристаллитов. Отмечается также уменьшение аморфного фона, связанного с присутствием в золе стеклофазы, в области углов 2Ѳ 12-32°. По данным ИК-спектроскопии МА золы в течение 270 с приводит к росту интенсивности основной полосы поглощения в области 1300-800 см-1, относящейся к антисимметричным валентным колебаниям Si(Al)-O-Si (рис. 2). Подобные изменения в ИК-спектрах механоактивированной золы, отмеченные ранее [Kumar et al., 2007, 2011] и связанные, вероятно, со снижением аморфного фона в рентгенограммах (рис. 1), могут быть обусловлены перегруппировками в ближнем окружении атомов. В составе композиции «зола — кальцит — двуводный гипс» преобладающим компонентом является зола. Поэтому для определения рационального времени обработки в мельнице смеси компонентов были проведены предварительные эксперименты с целью установить зависимость прочности образцов на основе 100 % золы в возрасте 28 сут от продолжительности ее МА. © Калинкина Е. В., Калинкин А. М., Иванова А. Г., Кругляк Е. А., Гуревич Б. И., 2022 51