Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

щелочной активации алюмосиликатных прекурсоров, таких как промышленные отходы или побочные продукты, например зола сжигания угля или алюмосиликатные минералы, представляют собой перспективные альтернативные вяжущие, способные заменить портландцемент во многих сферах применения [3]. В Отделе технологии силикатных материалов ИХТРЭМС ФИЦ КНЦ РАН исследуются геополимерные цементы, для получения которых применяются отходы промышленных предприятий, расположенных в Мурманской области. Техногенное алюмосиликатное сырье (в частности, низкокальциевые золы ТЭЦ) не всегда обладает достаточной реакционной способностью. Для ее повышения по отношению к щелочному агенту и, следовательно, для улучшения характеристик ГП хорошо зарекомендовавшим себя методом является механическая активация (МА) [4]. Ранее нами были получены данные, обосновывающие возможность использования нефелина, входящего в состав хвостов флотации апатитонефелиновых руд Хибинского массива, в качестве компонента геополимерного вяжущего наряду с золоотходами Апатитской ТЭЦ (АТЭЦ). Синтезированы геополимеры, содержащие лежалую золу «Т» (золошлаковую смесь), отобранную из золоотвала АТЭЦ, и нефелиновый концентрат (НК), с применением предварительной МА при использовании в качестве затворителя раствора гидроксида натрия [5]. Были рассмотрены различные условия МА (раздельный и совместный помол), разные режимы твердения (нормальное твердение и с применением гидротермальной обработки — ГТО), а также влияние количества добавки НК к смеси. В данной работе для сравнения изучена аналогичная композиция на золе уноса «У», отобранной на АТЭЦ «всухую», то есть без применения гидроудаления. Результаты В качестве прекурсоров для синтеза ГП использовали золу уноса «У» АТЭЦ и НК производства АО «Апатит». Химический состав золы «У» и НК представлен в таблице. Для сравнения в таблице приведен состав золы гидрозолоудаления «Т», отобранной из золоотвала АТЭЦ [5]. Обе золы являются кислыми (класс F по классификации ASTM), основными компонентами которых являются оксиды кремния, алюминия и железа. Содержание оксида кальция не превышает 6 %, причем концентрация СаО в золе «У» почти втрое больше, чем в золе «Т». Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 253-258. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 253-258. Химический состав твердых компонентов, мас. % Компонент SiQ 2 АЪО3 Fe2Q3 CaO MgO № 2О К 2 О TiO 2 MnO SO 3 C П. П. П. Зола «У» 55,30 22,45 8,68 6,02 2,14 0,85 1,28 0,98 0,09 0,47 1,18 3,02 Зола «Т» 56,26 18,89 8,74 2,14 2,60 1,53 1,83 1,13 0,69 0,18 0,88 2,28 НК 43,37 29,48 2,90 0,84 0,27 12,7 9,01 0,27 — — — 1,13 Механоактивация проводилась в центробежно-планетарной мельнице АГО-2 при центробежном ускорении 40 g. Использовались стальные шары (диаметр 8 мм) в соотношении 6:1 к массе загрузки. Удельная поверхность измерялась методом воздухопроницаемости. Условия приготовления образцов и твердения были аналогичны использованным в работе [5]. Для определения вяжущих свойств механоактивированных композиций (время МА — 180 с), изготавливались образцы размером 1,41 х 1,41 х 1,41 см из теста пластичной консистенции. В качестве щелочного агента при синтезе ГП использовали раствор NaOH (расход — 6 % Na 2 O по отношению к массе сырья). Водотвердое отношение равнялось 0,31—0,33. Геополимеры твердели на воздухе при относительной влажности 95-100 % и температуре 20 ± 2 оС (влажные или нормальные условия твердения). Кроме того, применяли ГТО (пропарку) при атмосферном давлении в пропарочной камере при 80-85 оС в течение 8 ч с последующим твердением во влажных условиях. Испытания на прочность проводились на гидравлическом прессе ПГМ-100МГ4-А (СКБ «Стройприбор», г. Челябинск). Характер изменения удельной поверхности ^уд) от времени МА для обеих зол примерно одинаков (рис. 1). Наиболее интенсивное измельчение зол и НК происходит на начальном этапе (0-120 с МА), далее рост Sуд замедляется. При продолжительности МА 180 с удельные поверхности зол составляют 700-800 м2/кг, а НК — 1 100 м2/кг. Эта продолжительность МА выбрана в качестве © Кругляк Е. А., Калинкина Е. В., Иванова А. Г., Калинкин А. М., 2025 254