Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/2.

Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, № 1/2. С. 189–196. DOI: 10.21443/1560-9278-2017-20-1/2-189-196 189 УДК 666.189.3 О. В. Суворова, Н. К. Манакова Использование отходов и побочных продуктов переработки апатито-нефелиновых и эвдиалитовых руд для получения теплоизоляционных пеностеклокристаллических материалов Огромные объемы накопленных отвальных пород и хвостов обогащения в Мурманской области создают серьезные экономические и экологические проблемы. Поддержание отвалов вскрышных пород и хвостохранилищ требует значительных капитальных и материальных затрат. Вовлечение в переработку горнопромышленных отходов является перспективным современным направлением развития промышленности строительных материалов, в том числе теплоизоляционных пеностекольных. Изучена возможность утилизации кремнеземсодержащих отходов и побочных продуктов переработки руд Кольского полуострова. Разработаны составы и способы получения эффективных блочных и гранулированных пеностеклокристаллических материалов. Проведены исследования влияния модифицирующих добавок на технические свойства пеносиликатных материалов. Установлены условия получения качественных блочных пеноматериалов. При оптимальных условиях получены пеносиликаты с достаточно низкой плотностью (0.3–0.5 г/см³), высокой прочностью (до 5 МПа), теплопроводностью 0.09–0.107 Вт/(м·K). Предложены способы улучшения эксплуатационных характеристик пеносиликатов путем совершенствования их структуры. Установлено, что применение дополнительного кратковременного обжига зернистых образцов позволяет получить теплоизоляционный материал с прочностью гранул 5–6 МПа при плотности 0.25–0.35 г/см 3 и прочностью при сдавливании в цилиндре 2.2–3 МПа, превышающей в 2–3 раза данное значение для материала с одноступенчатой термообработкой. Водопоглощение полученного материала составляет 5–6 %, что в два раза меньше, чем у материала, изготовленного без дополнительной термообработки. Коэффициент теплопроводности равен 0.091–0.096 Вт/(м·K). Полученные материалы могут быть рекомендованы для использования в качестве теплоизоляционного облицовочного и засыпного утеплителя чердачных перекрытий, полов и кровель при строительстве и реконструкции промышленных и гражданских зданий. Ключевые слова: отходы переработки, апатито-нефелиновые и эвдиалитовые руды, микрокремнезем, теплоизоляционные материалы, пеностеклокристаллические материалы. Введение Использование эффективных теплоизоляционных материалов является одним из приоритетных направлений развития современного промышленного и гражданского строительства. В наибольшей степени всему комплексу предъявляемых требований по своим теплофизическим, противопожарным и эксплуатационным показателям соответствует пеностекло. Метод получения пеностекол был предложен И. И. Китайгородским (СССР) и Б. Лонгом (Франция) [1; 2]. На базе Гомельского стекольного завода им. М. В. Ломоносова (ныне ОАО "Гомельстекло", Республика Беларусь) технология пеностекла была усовершенствована и подробно описана в работах Б. К. Демидовича [3]. Пеностекло производят главным образом порошковым методом [1; 2]. Суть метода заключается в спекании смеси порошков стекла и специальных добавок, способствующих образованию газовой фазы при нагреве. При термообработке смеси происходит появление пеномассы. Когда температура нагревающейся смеси превышает температуру размягчения, начинается спекание частиц стекла, при этом частицы порообразователя оказываются блокированными размягченным стеклом. При достижении определенной температуры они начинают выделять газы, вспенивающие стекломассу. Форма пор и свойства полученного пеностекла во многом зависят от концентрации и вида использовавшегося газообразователя [1]. Основными преимуществами пеностекла по сравнению с другими теплоизоляционными материалами являются водостойкость, относительно высокая механическая прочность, негорючесть и биологическая стойкость [1–3]. В настоящее время этому материалу уделяется повышенное внимание как в нашей стране, так и за рубежом [1; 2; 4–18 и др.]. Важным направлением развития производства теплоизоляционных материалов, в том числе и пеностекольных, является использование различных промышленных отходов. Значительное число публикаций посвящено использованию вторичного сырья, прежде всего отходов стекла: листового, стеклянной тары, электронно-лучевых трубок, стеклобоя, полученного при демонтаже компьютеров и телевизоров, а также отходов горно-металлургического и топливно-энергетического комплексов. Методы исследований Для определения оптимального состава пеностекла, жидкостекольной композиции и условий синтеза пеносиликатов получали экспериментальные зависимости плотности и прочности образцов гранул и блоков от содержания модифицирующих добавок, температуры и времени вспениванияматериала. Измерение удельной