Синтез нанопорошков аморфного диоксида кремния для строительной отрасли

Журнал: №11-2019
Авторы:

Селяев В.П.
Неверов В.А.
Нурлыбаев Р.Е.
Селяев П.В.
Кечуткина Е.Л.
Лияскин О.В.

DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-15-25
УДК: 624:539.2

 

АннотацияОб авторахСписок литературы
Микрокремнезем является стратегическим многоцелевым сырьевым ресурсом для строительной отрасли РФ. Показана возможность синтеза микрокремнезема на основе опал-кристобалитовых пород. Установлено, что на основе диатомитов месторождений Среднего Поволжья Российской Федерации и Актюбинской области Республики Казахстан можно получать синтетический микрокремнезем высокой чистоты с содержанием диоксида кремния выше 99%, размером частиц 20–200 нм, насыпной плотностью ниже 200 кг/м3. В результате экспериментальных исследований, проведенных с применением современных приборов и оборудования, и проанализировав элементный состав, структуру диатомитов и структурные особенности поверхности частиц дисперсных систем, установили: синтезированный микрокремнезем представлен минералом опал; имеет аморфную структуру с пористостью до 95%; поверхность частиц синтезированного кремнезема содержит в основном силанольные группы, адсорбированную воду, отличается высокой неоднородностью с фрактальной размерностью рассеивающих неоднородностей Ds=2,64. Получена аналитическая (полиноминальная) модель зависимости крупности частиц, чистоты синтезированного диоксида кремния от концентрации, температуры, соотношения Ж:Т коллоидного раствора в процессе синтеза. Показана возможность применения синтезированного диоксида кремния для производства: вакуумных теплоизоляционных панелей с теплопроводностью 0,002–0,02 Вт/(м·К); высокопрочных цементных композитов (прочность более 100 МПа на седьмые сутки твердения); увиолевых стекол.
В.П. СЕЛЯЕВ1, д-р техн. наук, академик РААСН (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)
В.А. НЕВЕРОВ1, канд. физ.-мат. наук (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)
Р.Е. НУРЛЫБАЕВ2, PhD (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)
П.В. СЕЛЯЕВ1, канд. техн. наук (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)
Е.Л. КЕЧУТКИНА1, инженер (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)
О.В. ЛИЯСКИН1, инженер (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

1 Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (430000, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)
2 Satbayev University (Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева) (050013, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22, оф. 13)

1. Селяев В.П., Селяев П.В. Физико-химические основы механики разрушения цементных композитов. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та. 2018. 220 с.
2. Селяев В.П., Лукин А.Н., Колотушкин А.В. Цементные композиции для высокопрочных бетонов // Региональная архитектура и строительство. 2013. № 3 (17). С. 4–9.
3. Селяев В.П., Неверов В.А., Осипов А.К. и др. Теплоизоляционные материалы и изделия на основе вакуумированных дисперсных порошков микрокремнезема и диатомита. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2013. 220 с.
4. Данилевский Л.Н. Вакуумная теплоизоляция и перспективы ее использования в строительстве // Архитектура и строительство. 2006. № 5. С. 114–117.
5. Селяев В.П., Нурлыбаев Р.Е., Осипов А.К., Неверов В.А., Кечуткина Е.Л., Селяев П.В. Теплоизоляционные панели типа VIP с применением модифицированного диатомита. Труды международных Сатпаевских чтений. Роль молодых ученых в реализации новой экономической политики Казахстана. Алматы. 2015. Т. 1. С. 87–89.
6. Миневич В.Е., Никифоров Е.А., Виницкий А.Л. и др. Высокоэффективные теплоизоляционные материалы на диатомитовой основе // Строительные материалы. 2012. № 11 (695). С. 18–22.
7. Кетов П.А. Получение строительных материалов из гидратированных полисиликатов // Строительные материалы. 2012. № 11 (695). С. 22–24.
8. Селяев В.П., Куприяшкина Л.И., Болдырев А.А. и др. Сухие строительные смеси Мордовии: Учеб. пособие. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. 144 с.
9. Чуйко А.А. Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния. Киев: Наукова думка, 2003. 417 с.
10. Седова А.А., Сивко А.П., Осипов А.К., Селяев В.П., Куприяшкина Л.И. Синтетический аморфный микрокремнезем как сырье для варки чистых и увиолевых многокомпонентных стекол. 9-я Международная конференция «Стеклопрогресс-XXI». Саратов. 22–25 мая. 2018. С. 1–10.
11. Сырбу С.А., Салихова А.Х., Федоринов А.С. Разработка огнезащитных составов для текстильных материалов декоративного назначения // Технология текстильной промышленности. Иваново. 2018. № 3 (375). С. 114–117.
12. Tsai W.T., Hsien K.J., Yang J.M. Silica adsorbent prepared from spent diatomaceous earth and its application to removal of dye from aqueous solution // Journal of Colloid and Interface Science. 2004. Vol. 275. No. 2, pp. 428–433.
13. Обзор рынка диоксида кремния (белая сажа и аэросил) в СНГ. 4-е изд. М., 2013. http://www.infomine.ru/ (дата обращения: 15.04.2019).
14. Real C., Alcala M.D., Griado J.M. Preparation of silica from rice husks // Journal of the American Chemical Society. 1996. Vol. 79. No. 8, pp. 2012–2016.
15. Oehler S. Munsterlander Hof renoviert. 9 Jnternationale Passivhaus tagung. Hannaver. 2006, pp. 57–62.
16. Ahmaruzzaman M., Gupta V.K. Rice husk and its ash as low – cost adsorbents in water and wastewater treatment // Industrial and engineering chemistry research. 2011. No. 50, pp. 13589–13613.
17. Денискина Н.Д., Калинин Д.В., Казанцева Л.К. Благородные опалы. Труды института геологии и геофизики. 1987. Вып. 693. 184 с.
18. Карпов И.А., Самаров Э.Н., Маслов В.М. О внутренней структуре сферических частиц опала // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. № 2. С. 334–338.
19. Земнухов Л.А., Панасенко А.Е., Цой Е.А. и др. Состав и строение образцов аморфного кремнезема из шелухи и соломы риса // Неорганические материалы. 2014. Т. 50. № 1. С. 82–89.
20. Ашкар Н. Эль, Морси А., Тарек А. Использование наночастиц, извлеченных из рисовой шелухи, в качестве минерального вяжущего // Строительные материалы. 2019. № 5. С. 25–31. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-770-5-25-31
21. Получение синтетического диоксида кремния особой чистоты. М.: НИИТЭхим, 1979. 44 с.
22. Патент РФ 2526454. Способ получения тонкодисперсного аморфного микрокремнезема / Селяев В.П., Осипов А.К., Седова А.А., Куприяшкина Л.И. Заявл. 30.01.13. Опубл. 20.08.14. Бюл. № 23.
23. Патент РФ 2625114. Способ получения тонкодисперсного аморфного микрокремнезема золь-гель методом / Селяев В.П., Седова А.А., Куприяшки-на Л.И., Осипов А.К., Селяев П.В. Заявл. 22.04.16. Опубл. 11.07.17.
24. Селяев В.П., Седова А.А., Куприяшкина Л.И., Осипов А.К. Оптимизация технологических режимов получения золь-гель методом высокочистого микрокремнезема с частицами наноразмерного уровня // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2018. № 2 (710). С. 5–13.
25. Чуйко А.А., Горлов Ю.И. Химия поверхности кремнезема: строение поверхности, активные центры, механизмы. Киев: Наукова думка, 1992. 246 с.
26. Патент РФ 2023664. Способ получения осажденного кремнеземного наполнителя / Деревянко В.В., Соболев В.Ф., Попляков Е.П., Зверев Ю.Н., Балабанов В.М. Заявл. 23.09.91. Опубл. 30.11.94. Бюл. № 27.
27. Патент РФ 2261840. Способ получения аморфного диоксида кремния / Наседкин В.В., Доронин А.Н., Мелконян Р.Г., Нагаева Л.М., Коротченко А.П., Юсупов Т.С. Заявл. 18.06.04. Опубл. 10.10.05. Бюл. № 28.
28. Земнухова Л.А., Панасенко А.Е., Цой Е.А., Федорищева Г.А., Шапкин Н.П., Артемьянов А.П., Майоров В.Ю. Состав и строение образцов аморфного кремнезема из шелухи и соломы риса // Неорганические материалы. 2014. Т. 50. № 1. С. 82–89.
29. Земнухова Л.А., Егоров А.В., Федорищева Г.А., Баринов Н.Н., Сокольницкая Т.А., Боцул А.И. Свойства аморфного кремнезема, полученного из отходов переработки риса и овса // Неорганические материалы. 2006. Т. 42. № 1. С. 27–32.
30. Патент РФ 2378194. Реакция синтеза диоксида кремния и способ его получения пламенным гидролизом / Вавилов В.В., Судьяров Г.И., Сторожен-ко П.А., Поливанов А.Н., Кочурков А.А. Заявл. 06.02.08. Опубл. 10.01.10.
31. Айлер Р. Химия кремнезема: В 2 ч. М.: Мир, 1982. 1128 с.
32. Баженов Ю.М., Чернышов Е.М., Коротких Д.Н. Конструирование структур современных бетонов: определяющие принципы и технологические платформы // Строительные материалы. 2014. № 3 (711). С. 6–15.
33. Микоша Ю.С. Кремнистые породы СССР (диатомиты, опоки, трепелы, спонголиты, радиоляриты). Казань, 1976. 286 с.

Для цитирования: Селяев В.П., Неверов В.А., Нурлыбаев Р.Е., Селяев П.В., Кечуткина Е.Л., Лияскин О.В. Синтез нанопорошков аморфного диоксида кремния для строительной отрасли // Строительные материалы. 2019. № 11. С. 15–25. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-15-25


Печать   Электронная почта
Держите руку на пульсе с нашими новостями!

Пожалуйста, включите javascript для отправки этой формы