Материалы и технологии, разработанные в ходе исследований Кольского научного центра, могут быть экономически выгодными из-за невысокой стоимости используемого сырья по сравнению с оливином или дунитом.
Структура бетона / ©Пресс-служба Кольского научного центра
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.
