Исследование характеристик шлака и разработка рекомендаций по применению шлака для получения востребованных строительно-технических материалов

В данном отчете представлены результаты исследования пробы шлака комбината «Североникель», отобранной в ноябре 2023 г., комплексом физических и физико-химических методов анализа. Установлено, что основными «нерудными» минералами в них являются силикаты магния, железа и кальция: оливин, фаялит, форстерит, диопсид (типичные минералы ультраосновных магматических горных пород); а также оксиды кремния – кварц и кристобалит. Из возможных «рудных» минералов методом РФА были зафиксированы пирит и магнетит. Изучена возможность использования шлака как активной минеральной добавки в цемент. Проведенные исследования показали, что отвальный шлак выдержал испытание на активность по прочности, на равномерность изменения объема, по санитарно-гигиеническим параметрам и может применяться в качестве активной минеральной добавки в цементах. Установлено, что щебень из отвального магнезиально-железистого шлака и песок из отсевов дробления шлака могут быть использованы для строительных и дорожных работ, в том числе в качестве заполнителя бетонов. Разработан состав бетона на заполнителях из шлака. Шлакобетон может применяться при возведении гражданских и промышленных сооружений, а также в дорожном строительстве. С использованием шлаков методом гиперпрессования получены материалы, соответствующие марке М200 - М500 по прочности, по морозостойкости - марке F35-F100. Полученные материалы можно рекомендовать в качестве стеновых изделий (рядовой и лицевой кирпичи) и облицовочной плитки. Методом компрессионного формования получены образцы керамических строительных материалов на основе композиции шлака с хвостами обогащения апатито-нефелиновых руд и железистых кварцитов. Показана возможность получения геополимерных материалов на основе механоактивированных смесей отвального шлака и золы Апатитской ТЭЦ, а также жидкого стекла как щелочного агента с применением нормальных условий твердения. Разработана схема гидрометаллургической переработки шлака с получением высокодисперсного диоксида кремния, извлечением цветных металлов, сульфата железа, а также остатка, обогащенного благородными металлами. Показано, что диоксид кремния может применяться как активная добавка в портландцемент и в составе коагулянтов. Результаты моделирования процессов выщелачивания тяжелых металлов позволяют заключить, что шлак может быть экологически безопасно использован для получения строительных материалов. Показана принципиальная возможность использования материала шлакоотвала в качестве фильтрующих загрузок, что может позволить предприятию производить доочистку сточных вод от взвешенных веществ.