Механохимическая активация сталеплавильного шлака для получения бесцементного композиционного вяжущего

Цель. Одним из перспективных направлений использования шлакового сырья в строительной индустрии является повышение его структурной нестабильности и активности с помощью механохимии. Статья посвящена изучению комбинированной активации выпускаемого (свежего) шлака сталеплавильного производства с целью создания эффективной технологии получения бесцементного шлакового вяжущего.

Метод. В качестве сырья использовались сталеплавильные шлаки – энергонасыщеные крупнотоннажные отходы Западно-Сибирского металлургического комбината (г. Новокузнецк). В качестве активаторов – отходы угольной промышленности шахты «Абашевская» (г. Новокузнецк): горелые породы с терриконика и шламы, полученные нейтрализацией известью электролитов отработанных кислотных аккумуляторов, аккумуляторных батарей промышленного транспорта. Изучение термогравиметрических кривых сырьевых компонентов: «сталеплавильный шлак» и «горелая порода» до обработки показало характерные особенности и присущие для них экзотермические и эндотермические эффекты.

Результат. Установлено влияние добавок-активаторов на физико-химические процессы при механохимической активации сталеплавильного шлака и основные структурообразующие факторы.

Вывод. Создание композиционных вяжущих с использованием сталеплавильного шлака на сегодняшний день актуально в составе масштабной задачи строительно-технологической утилизации техногенных образований.

1. Алфимова Н.И., Калатози В.В., Карацупа С.В., Вишневская Я.Ю., Шейченко М.С. Механоактивация как способ повышения эффективности использования сырья различного генезиса в строительном материаловедении // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. №6. С. 85-89.

2. Зимакова Г.А., Солонина В.А., Илясова С.В., Ашуров М.А. Активация металлургического отвального шлака //Инновации и инвестиции. 2019. № 10. С. 280-284.

3. Андрюшкова О.В., Полубояров В.А., Паули И.А., Коротаева З.А. Механохимия создания материалов с заданными свойствами. Новосибирск: НГТУ. 2010. 352 с.

4. Fedorov P., Sinitsin D. Alkali-Activated Binder Based on Cupola Dust of Mineral Wool Production with Mechanical Activation // Buildings. 2022. No. 12(10), pp. 1565; DOI: https://doi.org/10.3390/buildings12101565.

5. Fediuk R., Mochalov A., Timokhin R. Review of methods for activation of binder and concrete mixes. // AIMS Materials Science. 2018. Vol.5, Issue 5. pp. 916–931. DOI: 10.3934/matersci.2018.5.916

6. Лапшин О.В., Болдырева Е.В., Болдырев В.В. Роль смешения и диспергирования в механохимическом синтезе (обзор) // Журнал неорганической химии. 2021. Т. 6. № 3. С. 402–424. DOI: 10.31857/S0044457X21030119

7. Федюк Р. С., Мочалов А. В., Лесовик В. С. Современные способы активации вяжущего и бетонных смесей (обзор) // Вестник Инженерной школы ДВФУ. 2018. № 4 (37). C. 85-99.

8. Абрамов М.А., Степанов Е.Г., Качалов Д.В., Мурашов А.О. Механохимическая технология эффективного использования вторичного техногенного сырья // Вестник РГАТА имени П. А. Соловьева. 2021. № 1 (56) С. 84-89.

9. Голик В.И., Алексеев И.А. Механохимическая активация хвостов обогащения для использования в качестве компонентов твердеющих закладочных смесей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 5-1. С. 5–16.

10. Голик В.И., Титова А.В. Комбинированные технологии активации минерального сырья // Горная промышленность. 2021. № 5. С.100–105. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-5-100-105

11. Сучков В.П., Веселов А.В. Механохимическая активация природного и техногенного сырья при производстве высокопрочного гипса // Технологии бетонов. 2021. № 6 (179). С. 71-77.

12. Теоретические основы и технологические аспекты создания нового нанодисперсного силикатного вяжущего из вторичных минеральных ресурсов с использованием механохимии: монография / С.И. Павленко, М.В. Луханин, Е.Г. Аввакумов, Е.В. Корнеева. Новосибирск: СО РАН. 2013. 106 с.

13. Способ получения вяжущего для бетонов и строительных растворов: патент 2664567 Рос. Федерация. № 2017132779 / Буравчук Н.И., Гуртянова О.В. заявл. 19.09.2017. опубл. 21.08.2018.

14. Земляной К.Г., Кормина И.В., Павлова И.А. Сравнительные характеристики кремнезема различных производителей // Новые огнеупоры. 2018. № 1. С. 8-17.

15. Сапелкина Т.В., Кара-сал Б.К., Стрельников А.Н. Получение силикатного стенового материала на основе вскрышной горелой породы угледобычи на примере месторождений республики Тыва // Успехи современного естествознания. 2019. № 8. С. 67-72.

16. Буравчук Н.И., Гурьянова О.В. Материалы из горелых пород для бетонной шахтной крепи // Инноватика и экспертиза. 2022. Вып. 1 (33). С. 106-114.

17. Абдрахимова Е.С. Использование отходов топливно-энергетического комплекса – горелых пород и отходов обогащения хромитовых руд в производстве пористых заполнителей на основе жидкостекольной композиции // Уголь. 2019. № 7. С. 67–69.

18. Буравчук Н.И., Гурьянова О.В. Использование техногенного сырья в технологии керамического кирпича // Инноватика и экспертиза. 2020. Вып. 2 (30). С.160-169.

19. Корнеева Е.В., Бердов Г.И., Созинов С.А. Особенности формирования структуры бесцементного матричного композита на основе механоактивированного техногенного сырья // Construction and Geotechnics. 2020. Т. 11. № 1. С. 102-114.

20. Бесцементное вяжущее: патент 2542074 Рос. Федерация. № 2014106301/03 / Корнеева Е.В. заявл. 19.02.2014. опубл. 20.02.2015. Бюл. № 5.4с.