Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 2.

Вестник МГТУ. 2024. Т. 27, № 2. С. 170-183. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2024-27-2-170-183 Кроме того, добавление CaF 2 и TiO 2 в качестве минерализаторов может эффективно содействовать образованию сульфоалюмината кальция (C 4 A 3 S) при более низкой температуре спекания (1 100°) (Wang et al., 2021). Китай как лидер производства изделий из сплавов титана является и лидером по образованию титансодержащих отходов. Отходы травильного этапа не являются исключением. Необходимость утилизации отходов травления обусловливается их размещением в шламохранилищах, из которых с инфильтрующимися сточными водами происходит миграция меди, цинка и никеля. Большой вклад в изучение применения травильного шлама в строительной промышленности внесла группа ученых из Сианьского университета архитектуры и технологий. Данное исследование отличается тем, что в качестве добавки используются не чистые вещества CaF 2 и TiO 2 , а непосредственно шлам кислотного травления изделий из сплавов титана. Ученые использовали титаносодержащий травильный шлам, который представлен следующими соединениями: оксид кальция (CaO - 35,21 %), диоксид титана (TiO 2 - 14,03 %) и фтор (F - 18,95 %), остальное - оксиды кремния, алюминия, железа, кальция и натрия. Потери массы при прокаливании составили 18,10 %, а содержание органического вещества - около 9 %. Также отмечено наличие меди, никеля и цинка в количествах 198,56, 189,72 и 120,71 ppm соответственно (Da et al., 2021а). Титаносодержащий травильный шлам (ТТШ) приведенного состава использовался в качестве добавки в сырьевую муку для изготовления цементного клинкера. Отход предварительно был высушен до постоянной массы при температуре 105°, а затем в количествах 1, 2, 3 и 5 % от общего объема добавлен в сырьевую муку. Состав сырьевой муки: 42,75 % - CaO, 13,96 % - SiO2, 3,33 % - Al 2 O3, 2,35 % - Fe 2 O3, 36,49 % - потери массы при прокаливании. Приготовленные смеси прокаливались при максимальной температуре 1 350 °С, затем измельчались с гипсом до достижения содержания SO 3 - 3,5 %, значение удельной поверхности по Блейну приближалось к 450 м2/кг (Da et al., 2021а). Результаты испытаний показали, что содержание свободного оксида кальция f-CaO снижается с увеличением травильного шлама в составе клинкера (рис. 6 ). Это объясняется присутствием атомов фтора и титана, которые способствуют процессам кальцинации клинкера (Paceagiu et al., 201 7). 4.0 0 1 2 3 4 5 Добавка титанового шлама, % Рис. 6 . Содержание f-CaO в прокаленном цементном клинкере (Da et al., 2021а) Fig. 6 . The f-CaO content of the calcined cement clinker (Da et al., 2021а) Использование титанового шлама в качестве добавки в цементный клинкер позволяет иммобилизировать тяжелые металлы, находящиеся в составе сырьевой смеси и способные к миграции. Результаты показали, что иммобилизация фтора, титана, меди, цинка и никеля в клинкере составляет более 99,5 %, этот вывод подтверждает и другое исследование (Gineys et al., 2011). Внесение титанового шлама в цементный клинкер существенно не изменяет его фазовый состав: фазы алита, белита, целита и четырехкальциевого алюмоферрита присутствуют во всех образцах. Однако соотношение этих фаз меняется. При добавлении 1 % шлама фаза алита на дифрактограммах становится более выраженной, но с увеличением содержания шлама тенденция меняется. Добавление отхода в количестве 5 % способствует образованию C3A и C 4 AF, о чем свидетельствуют пики дифрактограмм. Электронная микроскопия позволяет подтвердить, что при добавлении отхода получающиеся кристаллы алита и белита имеют неорганизованное распределение, а промежутки между кристаллами заняты алюминатными и ферроалюминатными фазами. Кроме того, добавление 1 % титанового шлама существенно 177