Получение керамического стенового материала на основе горелых пород и фосфорного шлака без применения природного традиционного сырья

Цель работы заключается в квалификации сырья по основным оценочным характеристикам – межсланцевая глина в качестве пластичной связующей, золошлаковая смесь в роли выгорающей добавки, а фосфорной шлак – отощитель для производства керамических стеновых материалов, без привлечения естественного натурального сырья. Для диагностирования отходов на микроструктуру поэлементный химический состав привлекался электронный микроскоп JSM 6390A фирмы Jeol (Япония). При петрографическом диагностировании сырья применялись иммерсионные жидкости, прозрачные шлифы, аншлифы, и микроскопы МИН-8 и МИН-7. В качестве сырьевых материалов были использованы отходы сланцеперерабатывающих предприятий и от сжигания сланцев – межсланцевая глина, золошлаковая смесь и фосфорный шлак. Эксперименты подтвердили, что керамический стеновой материала без вовлечения отощителей в композицию только из единственной межсланцевой глины классифицироваться изделием марки М100 не может. Экспериментально доказано, что оптимальным составом для получения кирпича марки М125 является состав, содержащий 18 % фосфорного шлака и 7 % золошлаковой смеси. Дальнейшее увеличение количества фосфорного шлака, золошлаковой смеси и соответственно уменьшение глинистой связующей приводит к снижению технических показателей. Квалифицированная утилизация или рециклинг многотоннажного техногенного сырья топливноэнергетического комплекса одно из самых востребуемых решений экологической проблемы.

1. Пузатова А.В., Дмитриева М.А., Захарова А.А., Лейцин В.Н. Зола-унос при производстве бетонов различного назначения и сухих строительных смесей // Строительство и реконструкция. 2023. № 5. С. 132–147. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-109-5-132-147. EDN: CJJALC.

2. Балановская А.В., Абдрахимова Е.С. Вопросы экологического, экономического и практического рециклинга по использованию топливно-энергетического комплекса для получения теплоизоляционных материалов // Экология промышленного производства. 2021. № 3. С. 19–26. https://doi.org/10.52190/2073-2589_2021_3_19. EDN: HBGGHW.

3. Абдрахимов В.З. Получение на основе отходов горелых пород – межсланцевой глины и цветной металлургии – шлама щелочного травления сейсмостойкого кирпича // Экологические системы и приборы. 2021. № 7. С. 25–34. https://doi.org/10.25791/esip.07.2021.1239. EDN: UXKKTK.

4. Соколова С.В., Баранова М.Н., Васильева Д.И., Холопов Ю.А. Перспективы применения промышленных отходов для повышения долговечности и огнеупорности жаростойких бетонов // Строительство и реконструкция. 2023. № 2. С. 123–133. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2023-106-2-123-133. EDN: ANWVDP.

5. Bouzit S., Laasri S., Taha M., Laghzizil A., Hajjaji A., Merli F. et al. Characterization of Natural Gypsum Materials and Their Composites for Building Applications // Applied Sciences. 2019. Vol. 9. P. 1–15. http://doi.org/10.3390/app9122443.

6. Abdrakhimova E.S., Abdrakhimov V.Z. Use of Western Kazakhstan Raw Materials for Producing Acid-Resistant Materials // Refractories and Industrial Ceramics. 2023. Vol. 63. Iss. 6. P. 642–648. https://doi.org/10.1007/s11148-023-00784-3. EDN: HKJGPD.

7. Гальцева Н.А., Попов П.В., Котов Д.В., Голотенко Д.С. Вторичное использование отходов промышленности // Инженерный вестник Дона. 2022. № 5. С. 572–581. EDN: AWIEIG.

8. 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.

9. Abdrakhimov V.Z., Abdrakhimova E.S. Oxidation Processes in the Firing of Porous Filler Based On Oil Production Wastes and Intershale Clay // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020. Vol. 54. Iss. 4. P. 750–755. https://doi.org/10.1134/S0040579519050026. EDN: NWZUHD.

10. Абдрахимов В.З. Снижение экологического ущерба за счет использования отходов цветной металлургии и энергетики в производстве легковесных огнеупоров // Экологические системы и приборы. 2020. № 2. С. 23–34. https://doi.org/10.25791/esip.02.2020.1137. EDN: EOIRBT.

11. Баринов А.В., Кузнецова В.В. Современное состояние наличия вредных веществ и отходов производства на промышленном предприятии // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2013. № 2. С. 20–25. EDN: SCNRXB.

12. Ильина Л.А., Абдрахимов В.З. Экологические и экономические аспекты использования в производстве строительных материалов отходов топливно-энергетического комплекса и их классификация // Экологические системы и приборы. 2020. № 8. С. 28–44. https://doi.org/10.25791/esip.08.2020.1173. EDN: OUFYFK.

13. Rakhimov R.Z., Rakhimova N.R., Gaifullin A.R. Influence of the Addition of Dispersed Fine Polymineral Calcined Clays on the Properties of Portland Cement Paste // Advances in Cement Research. 2016. Vol. 29. Iss. 1. P. 21–32. https://doi.org/10.1680/jadcr.16.00060.

14. Земсков В.В., Прасолов В.И. Истощение минеральных ресурсов как угроза экономической безопасности России // Экономика: вчера, сегодня, завтра. 2021. Т. 11. № 10-1. С. 195–205. https://doi.org/10.34670/AR.2021.76.61.023. EDN: KVHAHA.

15. Bogdanov A., Mavlyuberdinov A., Nurieva E. The Use of Nanosized Additives in the Modification of Brick Loam // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 274. P. 1–6. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202127404005.

16. Пичугин Е.А. Аналитический обзор накопленного в Российской Федерации опыта вовлечения в хозяйственный оборот золошлаковых отходов теплоэлектростанций // Проблемы региональной экологии. 2019. № 4. С. 77–87. https://doi.org/10.24411/1728-323X-2019-14077. EDN: MNEMSX.

17. Бушумов С.А., Короткова Т.Г. Экологически безопасный сорбент из золошлаковых отходов теплоэнергетики // Тонкие химические технологии. 2023. Т. 18. № 5. С. 446–460. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2023-18-5-446-460. EDN: HJLALY.

18. Vdovin E., Mavliev L., Stroganov V. Interaction of Clay Soil Components with Portland Cement and Complex Additive Based on Octyltriethoxysilane and Sodium Hydroxide // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 890. P. 1–9. https://doi.org/10.1088/1757-899X/890/1/012031.

19. Abdrakhimov V.Z., Nikitina N.V. Phase Composition of Interstitial Clay and Gas Emissions on Heat Treatment // Coke and Chemistry. 2023. Vol. 66. P. 431–437. https://doi.org/10.3103/S1068364X23701028.

20. Abdrakhimov V.Z. Combustion Kinetics of Organic Components in Firing Porous Aggregates Based on Ash and Shale Clay // Coke and Chemistry. 2023. Vol. 66. P. 135–143. https://doi.org/10.3103/S1068364X23700655.

21. Волочко А.Т., Подболотов К.Б., Хорт Н.А., Манак П.И. Влияние комплексных видов отощителей и цветонесущего сырья на свойства изделий строительной керамики // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2020. № 16. С. 42–46. EDN: WUWUBG.