Разработана технология производства огнеупорного бетона из отходов горной промышленности

В тренде у химиков разработка технологий функциональных материалов из отходов переработки полезных ископаемых: таким образом, снижается нагрузка на окружающую среду, уменьшаются площади, занятые отходами. Да и комплексная переработка природного сырья намного выгоднее выборочной.

Очень перспективны в этом отношении неформованные огнеупорные материалы. При производстве безобжиговых огнеупорных бетонов по сравнению с традиционными изделиями экономится до 50 процентов энергозатрат на изготовление, в 2-3 раза сокращается время работ по футеровке, а трудоемкость снижается на 25-40 процентов.

В American Journal of Environmental Protection опубликована статья исследователей Кольского научного центра об использовании отходов Ковдорского ГОКа для создания огнеупорных бетонов. Ковдорский горно-обогатительный комбинат, расположенный в Мурманской области, – одно из ведущих предприятий Северо-Запада России.

Здесь добывают и перерабатывают сложные руды, получая три концентрата: магнетитовый, апатитовый и бадделеитовый. Отходы производства составляют в основном форстерит (ортосиликат магния), кальцит (карбонат кальция) и маложелезистая слюда флогопит.

Ученые поставили перед собой цель получить огнеупорные бетоны на основе форстеритового концентрата и магнийфосфатного цемента, определить соединения, полученные при их взаимодействии, а также исследовать влияние связующего на свойства материалов.

Магнийфосфатные цементы относят к экологически чистым связующим. Они хорошо зарекомендовали себя в технологии огнеупоров, обеспечивая прочность, структуру и термостойкость материала при высоких температурах, придавая материалу прочность на этапе формирования. Другие необходимые свойства определяются заполнителем и реализуются в тепловых установках, при первичном нагревании.

Сложные физико-химические процессы, происходящие при затвердевании смесей на магнийфосфатном цементе, можно представить следующим образом: образование новых фосфатов магния, постепенное удаление химически связанной воды и переход моно- и дизамещенных фосфатов в тризамещенные.

Исследователи подобрали размер зерна исходных материалов и соотношение наполнителя и вяжущего, а также определили, как влияют состав и термообработка сырья на физико-технические свойства полученных материалов.

Материалы и технологии, разработанные в ходе исследований, могут быть экономически выгодными из-за невысокой стоимости используемого сырья по сравнению с оливином или дунитом. Несмотря на то, что и сейчас продукция Ковдорского ГОКа очень востребована и приносит прибыль, перспективы дальнейшего развития предприятия связаны с использованием отходов обогатительного производства и предложением новых нетрадиционных видов продукции. 

КНЦ РАН

35 статей

Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.

Показать больше