Разработка физико-химических основ процессов получения неорганических силикатных материалов на основе техногенного и природного сырья

Выявлены особенности минерального состава и структуры, физико-механических и технологических свойств вскрышных горных пород Мончегорской группы месторождений платиноидов Мурманской области, и проведена их классификация как источника сырья для производства облицовочного и строительного камня. Применение вскрышных пород для производства щебня позволит на 15 - 20% снизить затраты на производство рудного концентрата, а также будет способствовать снижению расходов на хранение отвалов вскрыши и сокращению их отрицательного влияния на окружающую среду. Установлено, что механоактивированная композиция «двуводный гипс - нефелиновый концентрат» является воздушным вяжущим. Прочность при сжатии цементного камня на основе данной композиции, твердеющей в сухих условиях, через 1 сутки достигает ~10 МПа, а через 28 суток увеличивается до 48 МПа. Показано, что введение в портландцемент в качестве минеральной добавки серпентинсодержащих отходов обогащения сульфидных медно-никелевых руд комбината «Печенганикель» в количестве 5 - 70 масс.% при условии применения механоактивации обеспечивает получение образцов с прочностью при сжатии ~23 - 60 МПа при твердении в нормальных условиях. Показано, что прочность при сжатии геополимеров на основе механоактивированной золы Апатитской ТЭЦ при нормальном и гидротермальном твердении составляет 60 - 68 МПа. Изучены термохимические и термокинетические закономерности гидратации магнезиально-железистого шлака, механоактивированного в воздушной среде и в атмосфере СО₂, при использовании в качестве затворителя воды. С целью улучшения технических характеристик пеностекольных материалов на основе продуктов переработки эвдиалитовых руд рассмотрена возможность использования в качестве модифицирующих добавок диопсида и отходов обогащения вермикулитовых руд. Установлены оптимальные составы и условия получения пеносиликатов с достаточно низкой плотностью 0,3 - 0,55 г/см³, высокой прочностью до 5 - 6 МПа, теплопроводностью 0,09 - 0,107 Вт/м•K и относительно низким водопоглощением. Проведено исследование прочности сцепления стеклоплиток разработанных составов с различного вида подложками. Представлено физико-химическое обоснование использования отходов обогащения железистых кварцитов для производства керамических строительных материалов методом гиперпрессования. Изучены особенности взаимодействия с растворами тяжелых металлов гранулированного метасерпентина, и показана перспективность его использования в качестве сорбента. Установлено, что в условиях Мурманской области в качестве сырья для получения сорбентов тяжелых металлов могут быть использованы отходы добычи флогопита ООО «Ковдорслюда» (г. Ковдор), содержащие вермикулит. Показано, что термовермикулит, полученный при температуре 500 - 600°С и продолжительности обжига 3 мин., характеризуется оптимальными значениями рН и удовлетворительной сорбционной способностью по отношению к никелю и меди.