Структурная модификация сапонитсодержащего материала при его механическом диспергировании

Экологическая проблематика, связанная с рациональным природопользованием, является одним из немногих приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в России. Решение экологических проблем невозможно без новых минерально-сырьевых ресурсов. Актуальной задачей является вовлечение в производство сырья из техногенных отходов горнодобывающих предприятий, которое исчисляется сотнями тысяч тонн и продолжает постоянно увеличиваться, что ведет к загрязнению окружающей среды и осложнению экологической обстановки в целом. Таким отходом, например, является сапонитсодержащий материал, полученный при обогащении кимберлитовых руд месторождения алмазов им. М.В. Ломоносова Архангельской алмазной провинции. Модификация этого отхода с целью его дальнейшего использования в индустрии строительных материалов является перспективным направлением исследований. В работе проанализирован процесс механического диспергирования сапонитсодержащего материала как один из возможных путей его модификации, приводящий к синтезу из активных оксидных соединений, образующихся в процессе разрушения кристаллической решетки минералов группы серпентина. В качестве информационного параметра, позволяющего получать количественную характеристику данного синтеза, предложено использовать величину теплового эффекта модификации сапонита при температуре 820^оС. Выявлено, что предварительное отстаивание суспензии оборотной воды позволяет выделить методом электролитной коагуляции твердую фазу с содержанием сапонита до 85%. Установлен факт наличия у опытных образцов аморфной фазы, причем, несмотря на возрастание удельной поверхности порошков при увеличении продолжительности помола до 60 мин, степень аморфизации поверхности исследуемых дисперсных систем имеет практически постоянное значение.

М.А. МАЛЫГИНА, инженер (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
А.М. АЙЗЕНШТАДТ, д-р хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Т.А. ДРОЗДЮК, зав. лабораторией (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
М.А. ФРОЛОВА, канд. хим. наук,
М.А. ПОЖИЛОВ, студент (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова (163002, Архангельск, наб. Северной Двины, 17)

1. Апанская Д.Е., Сухих П.Н., Карпюк Л.Ю., Бородин Д.О., Еромасов Р.Г., Васильева М.Н., Никифорова Э.М. Расширение сырьевой базы производства эффективных керамических строительных материалов // Фундаментальные исследования. 2018. № 12–2. С. 197–202.
2. Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года: утв. Президентом Рос. Федерации 30.04.2012. http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_129117 (дата обращения: 11.04.2022).
3. Шпилевая (Вержак) Д.В., Гаранин К.В. Алмазные месторождения Архангельской области и экологические проблемы их освоения // Вестник Московского университета. Сер. 4, Геология. 2005. № 6. С. 18–26.
4. Тутыгин А.С., Шинкарук А.А., Айзенштадт А.М., Фролова М.А., Махова Т.А. Осветление сапонитсодержащей суспензии методом электронной коагуляции // Вода: химия и экология. 2013. № 5. С. 93–99.
5. Посухова Т.В., Дорофеев С.А., Гаранин К.В., Гао С. Отходы алмазодобывающей промышленности: минеральный состав и способы утилизации // Вестник Московского университета. Сер. 4, Геология. 2013. № 2. С. 38–48.
6. Viani A., Gualtieri A., Artioli G. The nature of disorder in montmorillonite by simulation of X-ray powder patterns // American Mineralogist. 2002. Vol. 87, pp. 966–975. https://doi.org/10.2138/am-2002-0720
7. Худякова Л.И. Использование отходов горнодобывающей промышленности в производстве строительных материалов // XXI век. Техносферная безопасность. 2017. Т. 2. № 2. С. 45–56.
8. Морозова М.В., Айзенштадт А.М., Махова Т.А.. Применение сапонитсодержащего материала для получения морозостойких бетонов // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 1. С. 28–31.
9. Дроздюк Т. А., Айзенштадт А. М., Тутыгин А. С., Фролова М. А. Неорганическое связующее для минеральной теплоизоляции // Строительные материалы. 2015. № 5. С. 86–89.
10. Drozdyuk T.A., Ayzenshtadt A.M., Frolova M.A. Effect of thermal modification of saponite-containing material on energy properties of its surface // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1400. 077053. DOI: 10.1088/1742-6596/1400/7/077056
11. Зырянова В.Н., Бердов Г.И. Магнезиальные вяжущие вещества из отходов брусита // Строительные материалы. 2006. № 4. С. 61–64.
12. Коцупало Н.П., Рябцев А.Д., Зырянова В.Н., Бердов Г.И., Верещагин В.И. Магнезиальные вяжущие материалы из природных высокоминерализованных поликомпонентных рассолов // Химия и химическая технология. 2009. Т. 11. № 2. С. 65–72.
13. Аверина Г.Ф., Черных Т.Н., Орлов А.А., Крамар Л.Я. Выявление возможности использования магнезиальных отходов ГОК для производства вяжущих // Строительные материалы. 2017. № 5. С. 86–89.
14. Кошелев В.А., Аверина Г.Ф., Зимич В.В., Крамар Л.Я. Разработка составов магнезиального пенобетона, модифицированного кристаллическими затравками // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Строительство и архитектура. 2018. Т. 18. № 4. С. 65–70.
15. Крамар Л.Я. Влияние примесей на особенности обжига высокомагнезиальных пород с целью получения строительного магнезиального вяжущего // Цемент и его применение. 2007. № 3–4. С. 86–89.
16. Бердов Г.И., Зырянова В.Н., Машкин А.Н., Хританков В.Ф. Нанопроцессы в технологии строительных материалов // Строительные материалы. 2008. № 7. С. 2–6.
17. Строкова В.В., Нелюбова В.В., Алтынник Н.И., Жерновской И.В., Осадчий Е.Г. Фазообразование в системе «цемент – известь – кремнезем» в гидротермальных условиях с использованием наноструктурированного модификатора // Строительные материалы. 2013. № 9. С. 30–32.
18. Морозова М.В. Активность поверхности высокодисперсных систем на основе сапонитсодержа-щего отхода алмазодобывающей промышленности // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 2. С. 5–11.
19. Дроздюк Т.А., Айзенштадт А.М., Королев Е.В. Высокотемпературная модификация сапонитсодержащего материала // Строительные материалы. 2021. № 11. С. 30–35. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2021-797-11-30-35.
20. Козару Т.В. Форстеритовая керамика на основе природных кальциймагниевых силикатов // Конструкции из композиционных материалов. 2006. № 4. С. 107–109.
21. Тутыгин А.С., Айзенштадт А.М., Шинкарук А.А. Выделение сапонитсодержащего материала из отходов горнодобывающей промышленности // Прикладная наука. 2012. № 2 (33). С. 82–83.
22. Тутыгин А.С., Айзенштадт М.А., Айзенштадт А.М., Махова Т.А. Влияние природы электролита на процесс коагуляции сапонитсодержащей суспензии // Геоэкология. 2012. № 5. С. 379–383.
23. Вешнякова Л.А., Айзенштадт А.М. Оптимизация гранулометрического состава смесей для получения мелкозернистых бетонов // Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 10. С. 19–22.
24. Запольский А.К., Коган А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: свойства. Получение. Применение. Л.: Химия, 1987. 208 с.
25. Ховаков Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1972. 307 с.
26. Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции. М.: Химия, 1978. 360 с.