inbureИзвестия вузов. Инвестиции. Строительство. НедвижимостьIzvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost2227-29172500-154XIrkutsk National Research Technical University10.21285/2227-2917-2026-1-81-91OAUYYIinbure-406Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONПористый заполнитель на основе ферропыли, бентонита и жидкостекольной композицииPorous filler based on ferro-dust, bentonite and liquid glass compositionБалановскаяА. В.BalanovskayaA. V.

Анна Вячеславовна Балановская, к. э. н., доцент, начальник отдела

отдел планирования и контроля цифровой трансформации

443090; ул. Советской Армии, д. 141; Самара

Author ID: 267934

Anna. V. Balanovskaya, Cand. Sci. (Econ.), Associate Professor,Head of the Department

Department of Planning and Control of Digital Transformation

443090; 141 Soviet Army St.; Samara

Author ID: 267934

balanovskay@mail.ruАбдрахимоваЕ. С.AbdrakhimovaE. S.

Елена Сергеевна Абдрахимова, к. т. н., доцент

443086; Московское шоссе, 34; Самара

Author ID: 252634

Elena. S. Abdrakhimova, Cand. Sci (Eng.), Associate Professor

443086; 34 Moskovskoye Shosse; Samara

Author ID: 252634

3375892@mail.ruСамарский государственный экономический университетРоссияSamara State University of EconomicsRussian FederationСамарский университет. Национальный исследовательский университет им. академика С.П. КоролёваРоссияSamara University. National Research University named after Academician S.P. KorolevRussian Federation2026120420261618191Copyright © Балановская А.В., Абдрахимова Е.С., 20262026Балановская А.В., Абдрахимова Е.С.Balanovskaya A.V., Abdrakhimova E.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inbure.elpub.ru/jour/article/view/406

   В статье представлено присвоение статуса сырья по ведущим оценочным характеристикам ферропыли из самораспадающихся шлаков для создания пористых заполнителей на базе бентонита и жидкостекольного соединения, употребляемых в качестве соединяющих компонентов, которые обладают уникальными связующими и клеящими свойствами. Для анализа ферропыли и бентонита микроструктуры и химических составов был задействован электронный микроскоп JSM 6390A фирмы Jeol (Япония). Диагностика идентификации минеральных составов ферропыли и бентонита была определена посредством петрографии с привлечением иммерсионных жидкостей, прозрачных шлифов, аншлифов и микроскопов МИН-7 и МИН-8. Исследуемая ферропыль из самораспадающихся шлаков является техногенным сырьем электрометаллургического производства феррохрома предприятия ферросплавов филиала АО ТНК «Казхром» г. Актобе и находится в пылевидном состоянии. Основным минералом ферропыли, использующегося в качестве наполнителя (отощителя), является γ-двухкальциевый силикат γ-2СаО•SiO2, содержание которого 58 %. Исследования установили, что в состав анализируемого шлака входят огнеупорные минералы: магнезиальная шпинель, оксид хрома и мервинит, которые повышают прочность пористого заполнителя на сжатие, огнеупорность и потери при пятиминутном кипячении. Получены пористые заполнители на основе ферропыли из самораспадающихся шлаков, бентонита и жидкостекольной композиции, теплопроводность которых не превышает 0,25 Вт/(м•оС). Анализ выявил, что на внешнем облике из оптимального состава образца пористость является менее выраженной, чем в пределах внутренних границ, потому что пористость внутри образца характеризуется порами, не имеющими выхода, т. е. поры замкнутые (запечатанные). Зарегистрировано патентное право на способ создания пористого заполнителя.

   The article presents the assignment of the status of raw materials according to the leading evaluation characteristics of self-disintegrating slag for the creation of porous aggregates based on bentonite and liquid glass compounds used as connecting components, which have unique binding and adhesive properties. A JSM 6390A electron microscope from Jeol (Japan) was used to analyze ferro-dust and bentonite microstructure and chemical compositions. The diagnosis of the identification of the mineral compositions of ferro-dust and bentonite was determined by petrography using immersion fluids, transparent grinders, full grinders, and MIN-7 and MIN-8 microscopes. The investigated ferro-dust from self-decaying slags is a technogenic raw material of the electrometallurgical production of ferrochrome by the ferroalloys enterprise of the branch of TNK Kazchrome JSC in Aktobe and is in a pulverized state. The main ferro-dust mineral used as a filler is γ-bicalcium silicate γ-2CaO•SiO2, which contains 58 %. Studies have established that the composition of the analyzed slag includes fire-resistant minerals: magnesia spinel, chromium oxide and mervinite, which increase the compressive strength of the porous aggregate, fire resistance and losses during five-minute boiling. Porous fillers based on ferro-dust from self-decomposing slags, bentonite and a liquid-glass composition, the thermal conductivity of which does not exceed 0.25 W/(m•оС), were obtained. The analysis revealed that the porosity on the outer appearance of the optimal composition of the sample is less pronounced than within the inner boundaries, because the porosity inside the sample is characterized by pores that have no outlet, i. e. the pores are closed (sealed). A patent right has been registered for a method of creating a porous filler.

ферропыльбентонитжидкое стеклопористый заполнительпористостьзамкнутые порыferro-dustbentoniteliquid glassporous fillerporosityclosed poresReferencesРоманов П.С., Романова И.П. Рециклинг отходов металлургической промышленности как способ сбережения природных ресурсов и снижения экологической напряженности // Синергия. 2016. № 2. С. 94–99. EDN: WANHWF.Romanov P.S., Romanova I.P. Metals Industry Waste Recycling As A Way of Preservation of Natural Resources and Reduce Environmental Stress. Sinergiya. 2016;2:94-99. (In Russ.). EDN: WANHWF.Леонтьев Л.И., Пономарев В.И., Шешуков О.Ю. Переработка и утилизация техногенных отходов металлургического производства // Экология и промышленность России. 2016. Т. 20. № 3. С. 24–27. doi: 10.18412/1816-0395-2016-3-24-27. EDN: VOCMAZ.Leontev L.I., Ponomarev V.I., Sheshukov O.Yu. Processing and Disposal of Industrial Waste from Metallurgical Production. Ecology and Industry of Russia. 2016;20(3):24-27. (In Russ.). doi: 10.18412/1816-0395-2016-3-24-27. EDN: VOCMAZ.Кайракбаев А.К., Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Фазовый состав и физико-механические свойства при различных температурах обжига керамического сейсмостойкого кирпича с использованием ферропыли // Стекло и керамика. 2020. № 12. С. 45–50. EDN: BLXJZX.Kairakbaev А.K., Abdrakhimova V.Z., Abdrakhimov E.S. The Phase Composition and Physico-Mechanical Properties at Different Temperatures of Ceramic Firing Earthquake-Resistant Bricks Using Ferroli. Glass and Ceramics. 2020;12:45-50. (In Russ.). EDN: BLXJZX.Шаповалов Н.А., Загороднюк Л.Х., Тикунова И.В., Щекина А.Ю., Шкарин А.В. Шлаки металлургического производства – эффективное сырье для получения сухих строительных смесей // Фундаментальные исследования. 2013. № 1-1. С. 167–172. EDN: PVRFZV.Shapovalov N.A., Zagorodnyuk L.K., Tikunova I.V., Schekina A.Y., Shkarin A.V. Slag Metallurgical Production − Effective Feedstock for Dry Mixes. Fundamental Research. 2013;1-1:167-172. (In Russ.). EDN: PVRFZV.Данилова Н.Ю., Алексеев А.В., Шепель А.А. Организация процесса утилизации отходов на предприятиях цветной металлургии // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2017. Т. 3. № 13. С. 27–29. EDN: YQVYGB.Danilova N.Y., Alekseev A.V., Shepel A.A. The Organization of the Process of Waste Management on the Enterprises of Nonferrous Metallurgy. Aktualnye problemy aviatsii i kosmonavtiki. 2017;3(13):27-29. (In Russ.). EDN: YQVYGB.Абдрахимов В.З. Рециклинг межсланцевой глины и шлака от выплавки ферротитана в производстве клинкерного кирпича // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2023. № 2. С. 40–49. doi: 10.52409/20731523_2023_2_40. EDN: CYJBBS.Abdrakhimov V.Z. Recycling Of Inter-Shale Clay and Slag from Ferrotitanium Smelting Into Clinker Brick Production. News of the Kazan State University of Architecture and Engineering. 2023;2:40-49. (In Russ.). doi: 10.52409/20731523_2023_2_40. EDN: CYJBBS.Абдрахимов В.З. Получение керамического стенового материала на основе горелых породи фосфорного шлака без применения природного традиционного сырья // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2025. Т. 15. № 3. С. 400-408. doi: 10.21285/2227-2917-2025-3-400-408. EDN: DIEVDX.Abdrakhimov V.Z. Production of Ceramic Wall Material Based On Burnt Rocks and Phosphoric Slag without the Use of Natural Traditional Raw Materials. Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2025;15(3):400-408. (In Russ.). doi: 10.21285/2227-2917-2025-3-400-408. EDN: DIEVDX.Солонина В.А. Возможности использования промышленных отходов для получения строительной керамики // Архитектура, строительство, транспорт. 2022. № 4. С. 73–81. doi: 10.31660/2782-232X-2022-4-73-81. EDN: QGLFZW.Solonina V.A. Possibilities of Using Industrial Waste to Produce Structural Ceramics. Architecture, Construction, Transport. 2022;4:73-81. (In Russ.). doi: 10.31660/2782-232X-2022-4-73-81. EDN: QGLFZW.Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Пористый заполнитель на основе аспирационной пыли от феррохрома и жидкостекольной композиции // Экология промышленного производства. 2023. № 1. С. 2–6. doi: 10.52190/2073-2589_2023_1_2. EDN: MFIEZC.Abdrakhimov V.Z., Abdrakhimova E.S. Porous Filler Based On Aspiration Dust from Ferrochrome and Liquid Glass Composition. Industrial Ecology. 2023;1:2-6. (In Russ.). doi: 10.52190/2073-2589_2023_1_2. EDN: MFIEZC.Kairakbaev A.K., Abdrakhimova E.S., Abdrakhimov V.Z. The Influence of Ferrous Metallurgy Waste in The Аktobe Region on The Frost Resistance of Ceramic Bricks Based on Low-Melting Clay // Key Engineering Materials. 2021. Vol. 887. Р. 453–459. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.887.453.Kairakbaev A.K., Abdrakhimova E.S., Abdrakhimov V.Z. The Influence of Ferrous Metallurgy Waste in The Аktobe Region on The Frost Resistance of Ceramic Bricks Based on Low-Melting Clay. Key Engineering Materials. 2021;887:453-459. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.887.453.Kairakbaev A.K., Abdrakhimova E.S., Abdrakhimov V.Z. The Use of Waste from the Processing of Copper-Zinc Concentrates of the East Kazakhstan Region in the Production of Non-Fired Refractory Composites // Key Engineering Materials. 2021. Vol. 887. Р. 511–515. doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.887.511.Kairakbaev A.K., Abdrakhimova E.S., Abdrakhimov V.Z. The Use of Waste from the Processing of Copper-Zinc Concentrates of the East Kazakhstan Region in the Production of Non-Fired Refractory Composites. Key Engineering Materials. 2021;887:511–515. doi% 10.4028/www.scientific.net/KEM.887.511.Kairakbaev A.K., Abdrakhimov V.Z., Abdrakhimova E.S. Processes in Ceramic Material, Based on Raw Materials with Heightened Fe2O3 Content, at Temperatures 950–1050 °C // Glass and Ceramics. 2021. Vol. 78. P. 207–212. doi: 10.1007/s10717-021-00380-2.Kairakbaev A.K., Abdrakhimov V.Z., Abdrakhimova E.S. Processes in Ceramic Material, Based on Raw Materials with Heightened Fe2O3 Content, at Temperatures 950–1050 °C. Glass and Ceramics. 2021;78:207-212. doi: 10.1007/s10717-021-00380-2.Анпилов С.М., Абдрахимов В.З. Использование золы легкой фракции и межсланцевой глины в производстве сейсмостойкого кирпича // Уголь. 2021. № 4. С. 57–62. doi: 10.18796/0041-5790-2021-4-57-62. EDN: HGJKSR.Anpilov S.M., Abdrakhimov V.Z. Use of Light Fraction Ash and Inter-Shale Clay in the Production of Earth-quake-Resistant Bricks. Ugol. 2021;4:57-62. (In Russ.). doi: 10.18796/0041-5790-2021-4-57-62. EDN: HGJKSR.Kairakbaev A.K., Abdrakhimova E.S., Abdrakhimov B.Z. The Use of Ash and Slang Material from The Aktobe Thermal Power Plant in The Production of Porous Aggregates Based on Liquid Glass Compositions Contributes to The Development a Green Economy // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 919. P. 1–8. doi: 10.1088/1757-899X/919/6/062059.Kairakbaev A.K., Abdrakhimova E.S., Abdrakhimov B.Z. The Use of Ash and Slang Material from The Aktobe Thermal Power Plant in The Production of Porous Aggregates Based on Liquid Glass Compositions Contributes to The Development a Green Economy. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;919:1-8. doi: 10.1088/1757-899X/919/6/062059.Abdrakhimov B.Z., Abdrakhimova E.S. Oxidation Processes in the Firing of Porous Filltr Based on Oil Production Wastes and Intershale Clay // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020. Vol. 54. P. 750–755. doi: 10.1134/S0040579519050026.Abdrakhimov B.Z., Abdrakhimova E.S. Oxidation Processes in the Firing of Porous Filltr Based on Oil Production Wastes and Intershale Clay. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020;54:750-755. doi: 10.1134/S0040579519050026.Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. Высокопористый теплоизоляционный материал на основе жидкого стекла // Физика и химия стекла. 2017. Т. 43. № 2. С. 222–230. EDN: YMHQZP.Abdrakhimova E.S., Abdrakhimov V.Z. Highly Porous Thermal Insulation Material Based on Liquid Glass. Glass Physics and Chemistry. 2017;43(2):222-230. (In Russ.). EDN: YMHQZP.Лотов В.А., Хабибулин Ш.А. Механизм твердения модифицированного жидкостекольного вяжущего и композиционные материалы на его основе // Известия высших учебных заведений. Серия химия и химическая технология. 2015. Т. 58. № 2. С. 46–50. EDN: TRLYZX.Lotov V.A., Khabibulin Sh.A. The Hardening Mechanism of Modified Liquid Glass Binder and Composite Materials Based on It. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Seriya khimiya i khimicheskaya tekhnologiya. 2015;58(2):46-50. (In Russ.). EDN: TRLYZX.Лотов В.А., Хабибулин Ш.А. Применение модифицированного жидкостекольного вяжущего в производстве строительных материалов // Строительные материалы. 2015. № 1. С. 72–75. EDN: TFTVFZ.Lotov V.A., Khabibulin Sh.A. The Use of a Modified Liquid Glass Binder in Production of Building Materials. Stroitelnye materialy. 2015;1:72-75. (In Russ.). EDN: TFTVFZ.Абдрахимов В.З. Получение керамических стеновых материалов на основе монтмориллонитовой глины и «хвостов» обогащения полиметаллических руд // Строительство и реконструкция. 2022. № 4. С. 132–138. doi: 10.33979/2073-7416-2022-102-4-132-138. EDN: PYPRRM.Abdrakhimov V.Z. Production of Ceramic Wall Materials Based On Montmorillonite Clay and “Tailings” Of Polymetallic Ores Enrichment. Stroitelstvo i rekonstruktsiya. 2022;4:132-138. (In Russ.). doi: 10.33979/2073-7416-2022-102-4-132-138. EDN: PYPRRM.Куликов В.А., Ковков И.В., Абдрахимов В.З. Исследование фазового состава керамзита на основе монтмориллонитовой глины и отходов горно-обогатительной фабрики при обогащении угля // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2010. № 10. С. 37–42. EDN: OZIDPJ.Kulikov V.A., Kovkov I.V., Abdrakhimov V.Z. Study of The Phase Composition of Expanded Clay Based on Montmorillonite Clay and Waste from a Mining and Processing Plant During Coal Enrichment. News of Higher Educational Institutions. Construction. 2010;10:37-42. (In Russ.). EDN: OZIDPJ.Абдрахимов В.З. Использование металлургических кальций-, алюминий- и железосодержащих шлаков в производстве жаростойкого бетона на основе ортофосфорной кислоты // Construction and Geotechnics. 2022. Т. 13. № 1. С. 82–95. doi: 10.15593/2224-9826/2022.1.07. EDN: BUSCNZ.Abdrakhimov V.Z. The Use of Metallurgical Calcium, Aluminum and Iron-Containing Slags in the Production of Heat-Resistant Concrete Based on Orthophosphoric Acid. Construction and Geotechnics. 2022;13(1):82-95. (In Russ.). doi: 10.15593/2224-9826/2022.1.07. EDN: BUSCNZ.Шешуков О.Ю., Некрасов И.В., Михеенков М.А., Егиазарьян Д.К., Лобанов Д.А. Стабилизация рафинировочных шлаков путем корректировки их фазового состава и придания им свойств минеральных вяжущих веществ // Новые огнеупоры. 2017. № 6. С. 45–52. doi: 10.17073/1683-4518-2017-6-45-52. EDN: XPWHGP.Sheshukov O.Yu., Nekrasov I.V., Mikheenkov M.A., Egiazaryan D.K., Lobanov D.A. Refinery Slag Stabilization by Means of Their Phase Composition Correction and Impart to them The Mineral Binding Properties. New Refractories. 2017;6:45-52. (In Russ.). doi: 10.17073/1683-4518-2017-6-45-52. EDN: XPWHGP.Александров А.В., Немчинова Н.В. Роль полиморфных модификаций двухкальциевого силиката нефелиновых спеков при производстве глинозема // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. Т. 20. № 11. С. 170–183. doi: 10.21285/1814-3520-2016-11-170-183. EDN: XEFJIP.Aleksandrov A.V., Nemchinova N.V. The Role of Sintered Nepheline Dicalcium Silicate Polymorphs in Alumina Production. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2016;20(11):170-183. (In Russ.). doi: 10.21285/1814-3520-2016-11-170-183. EDN: XEFJIP.Пат. № 2476394, Российская Федерация, C04B 14/24. Способ получения водостойкого пористого заполнителя / В.З. Абдрахимов, В.К. Семенычев, Е.С. Абдрахимова, Е.В. Вдовина; заявитель и патентообладатель Самарская академия государственного и муниципального управления. № 2011126822/03. Заявл. 29. 06. 2011; опубл. 27. 02. 2013. Бюл. № 6.Abdrakhimov V.Z., Semenychev V.K., Abdrakhimova E.S., Vdovina E.V. Method of Obtaining Waterproof Porous Filling Agent. Patent RF, no. 2476394; 2013. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.