Влияние золошлаковых отходов на технические показатели керамического кирпича на основе отхода цветной металлургии без применения природного традиционного сырья

В статье представлен рециклинг глинистой части «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд, являющейся техногенным сырьем цветной металлургии, и использование ее в качестве глинистой связующей. Также в статье рассматриваются золошлаковые отходы в роли отощителя и выгорающей добавки для получения керамического кирпича без применения традиционных естественных материалов. Для анализа поэлементного химического состава и микроструктуры сырьевых компонентов использовался растровый электронный микроскоп JSM 6390A фирмы Jeol. Петрографические исследования сырьевых компонентов анализировались с использованием иммерсионных жидкостей, прозрачных шлифов и аншлифов под микроскопом МИН-8 и МИН-7. В роли связующей, для процесса производство керамического кирпича, использовалась глинистая часть «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд, которая является техногенным сырьем цветной металлургии, а в качестве отощителя и выгорающей добавки золошлаковые отходы. В статье также представлена классическая технология производства кирпича: измельчение, перемешивание пластическое формование, сушка и обжиг кирпича. Выявлено, что возрастание важнейших показателей керамического кирпича происходит при внедрении в составы керамических масс до 20 % золошлаковых отходов. Установлено, что увеличение содержания золошлаковых отходов с 10 до 30 % снижает пластичность шихты с 22 до 9. Оно способствует образованию трещин на поверхности кирпича при его формовании, поэтому оптимальным составом для получения кирпича марки М125 является состав, содержащий 20 % золошлаковых отходов.

1. Горбачева Н.В. Угольная генерация в условиях нового индустриального развития // Мировая экономика и международные отношения. 2016. Т. 60. № 6. С. 42–51. https://doi.org/10.20542/0131-2227-2016-60-6-42-51. EDN: WFGGCX.

2. Абдрахимов В.З. Влияние фосфорного шлака на технические показатели и фазовый состав керамического кирпича // Известия КГАСУ. 2024. № 3 (69). С. 15–26. https://doi.org/10.48612/NewsKSUAE/69.2. EDN: DKLSYS.

3. Игуминова В.А., Карючина А.Е., Ровенских А.С. Анализ способов утилизации золошлаковых отходов // Исследования молодых ученых. Материалы VI Международной научной конференции (г. Казань, 20–23 января 2020 г.). Казань, 2020. С. 21–24. EDN: OLAKXT.

4. Золотова И.Ю. Бенчмаркинг зарубежного опыта утилизации продуктов сжигания твердого топлива угольных ТЭС // Инновации и инвестиции. 2020. № 7. С. 123–128. EDN: TGKIVS.

5. Shu-Hua Ma, Min-Di Xu, Qiqige, Xiao-Hui Wang, Xiao Zhou Challenges and Developments in the Utilization of Fly Ash in China // International Journal of Environmental Science and Development. 2017. Vol. 8. Iss. 11. P. 781–785. http://doi.org/10.18178/ijesd.2017.8.11.1057.

6. Sharma V., Akhai S. Trends in Utilization of Coal Fly Ash in India: A Review // Journal of Engineering Design & Analysis. 2019. Vol. 2. Iss. 1. P. 12–16.

7. Jian Ding, Shuhua Ma, Shirley Shen, Zongli Xie, Shili Zheng, Yi Zhang Research and Industrialization Progress of Recovering Alumina from Fly Ash: A Concise Review // Waste Management. 2017. Vol. 60. P. 375–387. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.06.009.

8. Абдрахимов В.З. Рециклинг отходов металлургии в производстве кислотоупоров без применения традиционного природного сырья // Региональная архитектура и строительство. 2024. № 4 (61). С. 54–62. https://doi.org/10.54734/20722958_2024_4_54. EDN: AGKFNG.

9. Patel A., Enman J., Gulkova A., Guntoro P.I., Dutkiewicz A., Ghorbani Y. [et al.] Integrating Biometallurgical Recovery of Metals with Biogenic Synthesis of Nanoparticle // Chemosphere. 2021. Vol. 263. P. 1–23. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128306.

10. Yakun Zhang, Zhensheng Xiong, Liming Yang, Zhong Ren, Penghui Shao, Hui Shi [et al.] Successful Isolation of a Tolerant Co-Flocculating Microalgae Towards Highly Efficient Nitrogen Removal in Harsh Rare Earth Element Tailings (Rees) Wastewater // Water Research. 2019. Vol. 166. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115076.

11. Politaeva N.A., Smyatskaya Y.A., Dolbnya I.V., Sobgaida D.S. Microalgae Biotechnology Multiple Use of Chlorella Sorokiniana // Advances in Raw Material Industries for Sustainable Development Goals (Saint-Petersburg, 27–29 November 2019). Saint-Petersburg, 2021. P. 252–261. EDN: HWSSRN.

12. Абдрахимов Д.В., Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. Влияние некоторых отходов производств цветной металлургии на физические и механические свойства кирпича // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2004. № 2. С. 4–9. EDN: RRYGOV.

13. Пасмурцева Н.Н. Основные тенденции и проблемы инновационного развития металлургической промышленности Российской Федерации // Вестник Тюменского государственного университета. Социально-экономические и правовые исследования 2018 Т. 4. № 4. С. 219–231. https://doi.org/10.21684/2411-7897-2018-4-4-219-231. EDN: POTJEN.

14. Коряков В.Е., Шишкина А.А., Шишкина П.А. Влияние предприятий металлургической промышленности на окружающую среду и здоровье человека // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 7. С. 275–278. EDN: IQASOD.

15. Кальнер В.Д. Экологически ориентированная среда обитания – интегральный критерий качества жизни // Экология и промышленность России. 2019. Т. 23. № 11. С. 50–54. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2019-11-50-54. EDN: CKTJEY.

16. Кряжев А.М., Гусев Т.В., Тихонова И.О., Очеретенко Д.П., Алмгрен Р. Целлюлозно-бумажное производство: устойчивое развитие и формирование экономики замкнутого цикла // Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. № 11. С. 48–53. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2020-11-48-53. EDN: UPFFVO.

17. Женжурист И.А. Структура, свойства и технологии керамических материалов. Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2021. 47 с.

18. Абдрахимов В.З., Абдрахимов А.В., Вдовина Е.В., Абдрахимова Е.С. Технология производства керамических изделий. Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2007. 98 с. EDN: HPMKVN.

19. Abdrakhimov V.Z. Influence of Ash and Slag on the Characteristics of Heat Insulation Based on Metallurgical Waste // Coke and Chemistry. 2023. Vol. 66. P. 310–315. https://doi.org/10.3103/S1068364X23700874.

20. Abdrakhimov V.Z., Abdrakhimova E.S. Effect of an Alkaline Etching Sludge on the Technical Parameters and Phase Composition of Composite Acid-Resistant Ceramic // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2023. Vol. 57. P. 675–681. https://doi.org/10.1134/S0040579523040024.

21. Абдрахимов В.З. Рециклинг отходов металлургии без применения природных традиционных материалов в производство кислотоупорных материалов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. № 2. С. 21–28. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2023-21-2-21-28. EDN: YSJMIL.

22. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Физико-химические методы исследования минерального состава и структуры пористости глинистой части «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд // Новые огнеупоры. 2011. № 1. С. 10–16. EDN: BIKIZF.

23. Кайракбаев А.К., Абдрахимов В.З. Влияние золошлакового материала «АО Актобе ТЭЦ» на предельное напряжение сдвига // Уголь. 2020. № 3. С. 76–81. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2020-3-76-81. EDN: MTBFNA.

24. Абдрахимов В.З., Ильина Т.А. Использование золошлакового материала в производстве пористого заполнителя способствует развитию «зеленой» экономики и транспортно-логической инфраструктуре // Уголь. 2019. № 11. С. 59–63. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2019-11-59-63. EDN: RTIMWJ.

25. Нарыжная Н.Ю., Сафронов Е.Г., Силинская С.М., Абдрахимов В.З. Экономическая и практическая целесообразность использование золошлакового материала и ферропыли Актюбинской области в производстве сейсмостойкого кирпича // Уголь. 2021. № 10. С. 33–37. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2021-10-33-37. EDN: UPMPUA.

26. Павлов В.Ф. Физико-химические основы обжига изделий строительной керамики. М: Стройиздат, 1977. 272 с.

27. Абдрахимов В.З. Исследование методом ЯГР-спектроскопии оксидов железа и фазового состава в керамическом кирпиче на основе отходов ТЭК // Кокс и химия. 2023. № 12. С. 29–35. https://doi.org/10.52351/00232815_2023_12_29. EDN: CZTFZH.

28. Абдразимов В.З. Рециклинг металлургического железосодержащего шлака в производстве керамического кирпича на основе гидрослюдистой легкоплавкой глины с примесью монтмориллонита // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2024. № 1. С. 41–50. https://doi.org/10.48612/NewsKSUAE/67.5. EDN: HGLFIE.