Пористый заполнитель на основе ферропыли, бентонита и жидкостекольной композиции

   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.

1. Романов 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. Лотов В.А., Хабибулин Ш.А. Применение модифицированного жидкостекольного вяжущего в производстве строительных материалов // Строительные материалы. 2015. № 1. С. 72–75. EDN: TFTVFZ.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.