Научно-исследовательская работа “Использование нефелинового шлама в строительстве”

Косцова Валентина Михайловна

На сегодняшний день в городе Ачинске актуальной проблемой является утилизация нефелинового шлама от деятельности глиноземного комбината. Ежегодные объемы от производства составляют примерно 6–7 млн т в год. Общий объем накопленных отходов оценивается в пределах 220 млн т. При этом использование нефелинового шлама в качестве вторичного материального ресурса не превышает 200–300 тыс. т в год.

Актуальность. Исследования химического, минералогического и гранулометрического составов нефелинового шлама АО «РУСАЛ Ачинский глиноземный комбинат»-это разработка составов и технологических режимов получения строительных материалов на его основе. Исследование элементного и фазового состава исходных сырьевых материалов и техногенных продуктов проводились с применением рентгеноспектрального и рентгенофазового анализа на спектрометре Lab Center XRF-1800 Shimadzu (Japan) и дифрактометре фирмы Shimadzu XRD-6000. Термогравиметрический анализ выполнен на термоанализаторе STA 449 C oт 18 TASC 414-4 фирмы Netzch. Измерение предела прочности образцов строительных материалов проводились на испытательной машине LFM усилием 40 т (Швейцария).

Значимость рассматриваемой проблемы. Нефелиновый шлам считают  побочным продуктом от производства глинозема. В процессе выщелачивания нефелино-известковых спеков образуется алюминатный раствор и нефелиновый (белитовый) шлам. Установлено, что в процессе длительного хранения шлама в отвалах за счет естественной гидратации двухкальциевого силиката Ca₂SiO₄ образуется значительное количество гидросиликатов и карбонатов кальция. Проведенный термогравиметрический анализ (рис. 1) показывает наличие эндотермического эффекта и значительную потерю массы нефелинового шлама от 1,5до,9 % в диапазоне температур от 700 до        750 °С, связанного с разложением карбоната кальция .Анализ результатов химического, минералогического и гранулометрического составов нефелинового шлама Ачинского глиноземного комбината позволил выявить перспективность его использования для производства строительных материалов за счет высокотемпературного и гидрохимического синтеза новых кристаллических фаз, позволяющего получать материалы с высоким уровнем физико-механических свойств.

Результаты исследований:

1. Предлагаем использовать нефелиновый шлам для производства строительных материалов  с получением качественной фасадной керамической плитки, характеризующейся низкими значениями усадки при обжиге и высокой прочностью при изгибе.
2. Из нефелинового шлама в сочетании с каолинит-гидрослюдистой глиной Компановского месторождения и кварцевым песком разработать составы керамических масс, обеспечивающие достижение требуемых физико-механических показателей фасадной керамической плитки за счет направленного синтеза полезных кристаллических фаз в процессе обжига.