Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

Введение Диоксид кремния находит широкое применение в различных областях промышленности. Чаще всего его используют в строительной индустрии. Это объяснимо тем, что кремнезем улучшает свойства строительных композитов и материалов. Добавка диоксида кремния в цемент способствует ускорению процесса гидратации силикатов кальция и обеспечивает формирование более плотной микроструктуры. К другим преимуществам можно отнести то, что кварцевый песок, который обычно используют, имеет более крупные зерна в сравнении с кремнеземом. Добавка кремнезема в цемент снижает его стоимость [1]. Широкое применение диоксид кремния находит в сорбции [2-5]. Модифицированные и чистые порошки используются для сорбции ионов различных металлов и органических веществ. Преимущества диоксида кремния заключаются в том, что он не является токсичным, легкодоступен и распространен. Одним из распространенных источников кремнезема являются металлургические отходы, к которым относятся металлургические шлаки. Этот вид техногенных отходов содержит в себе тяжелые металлы, которые со временем вымываются в окружающую среду, нанося ей вред. Переработка металлургических шлаков не является эффективной без выделения ценных компонентов, к которым относится диоксид кремния. Цель работы заключается в возможности применения, полученного из металлургических шлаков АО «Кольская ГМК», диоксида кремния в качестве добавки в цементы и сорбента. Р е зу л ь т а ты исследований Диоксид кремния получен из металлургических шлаков АО «Кольской ГМК» в соответствии с методикой, описанной в работе [6]. Исследовались текстурные характеристики и химический состав образцов (табл. 1 и 2). Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 163-167. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 163-167. Таблица 1 Состав полученного диоксида кремния SiO2 Fe Ca Mg Cu Ni S Ti 93,1 1,7 0,26 0,25 0,005 0,004 3,1 0,015 Таблица 2 Текстурные характеристики диоксида кремния SуД, м2/г Vs, см3/г Dпор, нм 799,2 0,558 2,68 Как видно из табл. 2, образец имеет развитую удельную поверхность, образец является мезопористым, поскольку размер пор находится в диапазоне 2 -5 0 нм [7]. Полученный порошок диоксида кремния был изучен ИК-спектрометрическим методом (рис. 1). В области 3443 см-1 проявляются колебания различных силанольных групп наряду с валентными колебаниями адсорбированной воды. Сигнал в области 1639 см-1 относится к колебаниям адсорбированной воды. Полоса поглощения с сигналом 1097 см-1 связана с продольными, поперечными и смешанными колебаниями Si-O-Si-связей. Пик поглощения в области 965 см-1 соответствует колебаниям связей Si-OH. Полосы в интервалах 799, 587 и 468см-1 соответствуют валентным асимметричным колебанием мостикового кислорода Si-O-Si и валентным симметричным колебаниям Si-O-Si. Исследование диоксида кремния в качестве добавки в цемент проводилось на образцах размерами 2 х 2 х 2 см, которые твердели при температуре 20 ± 2 °С и относительной влажности воздуха 90-95 %. По причине высокой удельной поверхности диоксида кремния перед введением его добавки в цемент порошок подвергали ультразвуковому диспергированию. При изучении рассматривалось количество добавки 0 ,1-1,0 мас. %. В табл. 3 представлены результаты исследования добавки SiO 2 на прочность при сжатии цементного камня. © Тимощик О. А., Белогурова Е. А., Тюкавкина В. В., Арешина Н. С., Касиков А. Г., Калинкин А. М., Салахов Е. М., Курбатов Е. А., 2025 164