Ученые из Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева и Института проблем промышленной экологии Севера провели совместное исследование возможности получения неорганических блочных теплоизоляционных пеноматериалов на основе кремнеземистых и золосодержащих отходов техногенного происхождения. Такие материалы особенно актуальны для Арктического региона. Ведь российская Арктика — зона активных горных разработок, поэтому здесь наиболее предпочтительно использовать для создания строительных материалов местное сырье, особенно техногенные отходы: «хвосты» горнодобывающих предприятий, золошлаковые отходы тепловых электростанций. Это позволяет «озеленить» производство, сократив выбросы и площади складирования отходов.
Теплоизоляционные материалы оказалось возможным получать при помощи золоотходов / ©Getty images
Современная промышленность все больше нуждается в эффективных теплоизоляционных материалах, без использования которых немыслимо так называемое зеленое строительство. Они позволяют экономить энерго- и другие ресурсы благодаря низкой теплопроводности, способности к механической обработке, сочетающейся с высокой прочностью, легкостью и долговечностью, а также стойкостью по отношению к огню, химическим и биологическим воздействиям.
Максимально отвечают этим требованиям пеностекломатериалы (пеностекло и его аналоги – пеносиликаты). Однако сферу их применения сокращает высокая склонность к поглощению влаги. Свойства пеносиликатов можно оптимизировать, используя водоотталкивающие и другие модифицирующие добавки. Использование добавок помогает упорядочить структуру материала и улучшить его физико-механические свойства.
В условиях Арктики необходимость в энергоэффективном строительстве возрастает многократно. Российская Арктика — зона активных горных разработок, поэтому наиболее предпочтительно использовать для создания строительных материалов местное сырье, особенно техногенные отходы: «хвосты» горнодобывающих предприятий, золошлаковые отходы тепловых электростанций. Это позволяет «озеленить» производство, сократив выбросы и площади складирования отходов. Кроме того, использование техногенного сырья значительно сокращает себестоимость производства.
В Кольском научном центре много лет занимаются комплексной переработкой минерального сырья и разработкой новых технологий, позволяющих максимально эффективно создавать функциональные материалы. Ученые из Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева и Института проблем промышленной экологии Севера провели совместное исследование возможности получения неорганических блочных теплоизоляционных пеноматериалов на основе кремнеземистых и золосодержащих отходов техногенного происхождения. Результаты этого исследования изложены в журнале Glass and Ceramics.
В качестве сырья для синтеза пеноматериалов взяли кремнеземсодержащий побочный продукт переработки эвдиалитовых руд Ловозерского месторождения (микрокремнезем), «хвосты» апатит-нефелиновых руд Хибинских месторождений, золошлаковую смесь и золу уноса Апатитской ТЭЦ. На основе микрокремнезема готовили жидкое стекло, смешивали его с модифицирующими добавками (продуктами переработки апатито-нефелиновых руд и золоотходами), формировали блоки и вспенивали их по определенному температурно-временному режиму с быстрым охлаждением для закрепления структуры, а затем отжигали.
Как показали эксперименты, добавление техногенных отходов повышает прочность вспененных материалов и делает их более стойкими к влаге. Ученые объясняют это явление тем, что аморфный кремнезем может обволакивать поверхность минеральных частиц, образуя прочную композицию. Лучшими свойствами обладают материалы, полученные при добавлении 5-15 процентов золы или золошлаковой смеси. Синтезированные материалы обладают всеми требуемыми свойствами и пригодны для изготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных изделий в «зеленом» строительстве.
