УДК 666.9.04 Термическая обработка, обжиг,кальцинирование и т. д.
ГРНТИ 61.35 Технология производства силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
В статье рассматривается получение кальциево-алюмоферритового клинкера (цемента) из трехкомпонентной смеси (методом спекания), где 56,2–57,4 мас.% смеси составляют алюмо- и железосодержащие техногенные отходы. Было установлено, что использование техногенных отходов в качестве компонента сырьевой смеси приводит к снижению количества образующихся отходов на 4,9-5,4 %, при получении 300 000 тонн кальциево-алюмоферритового цемента в год. Представлены результаты качественного и количественного рентгенофазового анализа полученных клинкеров, которые свидетельствуют о формировании в качестве основных клинкерных фаз – алюминатов кальция (CA,C3A,C12A7), алюмоферрита кальция (Ca2(Al,Fe)2O5) и силиката кальция (α-, β-C2S) во всех образцах. Клинкерные фазы алюмината и алюмоферрита кальция образуются не в чистом виде, а с внедрением при-месных элементов (Mg2+, Ti4+). Определение гидратационной активности КАФЦ показало, что количественное соотношение клинкерных фаз CA: Ca2(Al,Fe)2O5 = 38,8:33,8 (КАФК I) и CA: Ca2(Al,Fe)2O5 = 27,6:23,9 (КАФК II) приводит к росту прочности цементного камня в начальные сроки твердения на 48 и 32 МПа, а в поздние сроки (28 суток) к возрастаю прочности на 28 и 8 МПа, соответственно.
техногенные материалы, кальциево-алюмоферритовый цемент, фазовый состав, алюминаты кальция, алюмоферрит кальция, энерго- и ресурсосбережение
1. Дегель Р., Фрелинг К., Хансман Т. [и др.]. Концепция безотходного металлургического производства //Черные металлы. – 2016. № 4. – С. 40-49.; EDN: https://elibrary.ru/WDKUEP
2. Новые пути использования отходов металлургической и энергетической промышленности в технологии вяжущих / М.А. Суханов, С.Н. Ефимов, Н.Н. Долгополов [и др.] // Строительные материалы. – 1991. – № 7. – С. 22–23.
3. Официальный сайт Росстат https://rosstat.gov.ru/
4. Liew K.M., Sojobi A.O., Zhang L.W. Green concrete: Prospects and challenges. Construction and Building Materials. - 2017. Vol. 156. - Pp. 1063-1095.; DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.09.008; EDN: https://elibrary.ru/YHBMFK
5. Tamanna K., Raman S., Jamil M., Hamid R. Utilization of wood waste ash in construction technology: A review. Construction and Building Materials. – 2020. Vol. 237. 117654.
6. Zulkernain N.H., Gani P., Chuck Chuan N., Uvarajan T. Utilisation of plastic waste as aggregate in construction materials: A review. Construction and Building Materials. – 2021. Vol. 296. 123669.
7. Poudyal L., Adhikari K. Environmental sustainability in cement industry: An integrated approach for green and economical cement production. Resources, Environment and Sustainability. – 2021. Vol. 4. 100024.
8. Tsakiridis P.E., Papadimitriou G.D., Tsivilis S., Koroneos C. Utilization of steel slag for Portland cement clinker production. Journal of Hazardous Materials. – 2008. Vol. 152. - Pp. 805-811.; DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.07.093; EDN: https://elibrary.ru/KJXXVX
9. Перфилов В. А. Утилизация промышленных отходов для повышения экологической безопасности окружающей среды // Юг России: экология, развитие. – 2016. – Т. 11, № 2. – С. 205-212.; EDN: https://elibrary.ru/WELZST
10. Томашевский В. А. Перспективы использования отходов ПАО «Северсталь» в цементной промышленности // Инициативы молодых - науке и производству: Сборник статей IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов, 30 ноября 2022 года. – Пенза, 2022. – С. 515-516.; EDN: https://elibrary.ru/CPGSHZ
11. Классен В. К., Долгова Е. П., Морозова И. А., Долгов В. М. Производство цемента на основе техногенных материалов Белгородской области // Наукоемкие технологии и инновации, 09–10 октября 2014 г. – Белгород, 2014. – С. 112-117.; EDN: https://elibrary.ru/TCLKMZ
12. Крутилин А. А., Крапчетова Т. В., Инькова Н. А., Пахомова О. К. Использование ферритно-кальциевого шлака в качестве железосодержащего компонента при производстве портландцементного клинкера // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2021. – Т. 23, № 5. – С. 118-126. – DOIhttps://doi.org/10.31675/1607-1859-2021-23-5-118-126.; ; EDN: https://elibrary.ru/IIVXLL
13. Борисов И. Н., Мануйлов В. Е. Энерго- и ресурсосбережение в производстве цемента при комплексном использовании техногенных материалов // ALITinform: Цемент. Бетон. Сухие смеси. – 2009. – № 6(12). – С. 50-58.; EDN: https://elibrary.ru/OONMKL
14. Кривобородов Ю.Р. Специальные цементы: разновидности, свойства и применение // Техника и технология силикатов. 2023. Т. 30. № 1. С. 84 – 91; EDN: https://elibrary.ru/BANTUI
15. Самченко С.В. Сульфатированные алюмоферриты кальция и цементы на их основе./ Самченко С. В.; Федеральное агентство по образованию, РХТУ им. Д. И. Менделеева, Издательский центр М. 2004. 120 с.; EDN: https://elibrary.ru/QNDUNJ
16. Кузнецова Т.В., Кривобородов Ю.Р., Самченко С.В. Химия, состав и свойства специальных цементов /В сборнике: Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий. материалы научно-практической конференции. Томский политехнический университет (ТПУ). 2000. С. 96-98.; EDN: https://elibrary.ru/TOEXOZ
17. Самченко С.В., Зорин Д.А. Влияние дисперсности расширяющегося компонента на свойства цементов // Техника и технология силикатов. 2006. Т. 13. № 2. С. 2-7.; EDN: https://elibrary.ru/KWMZHD
18. Самченко С.В., Коршунов А.В., Зорин Д.А., Тоболев П.Д. Физико-механические и деформационные характеристики полиминеральных вяжущих композиций на основе сульфоалюмоферритов кальция // Техника и технология силикатов. – 2023. – Т.30, № 3. – С. 230-240. https://tsilicates.ru/2023_tts3; EDN: https://elibrary.ru/UEVZTJ
19. Isteri V., Ohenoja K., Hanein T., Kinoshita H., Kletti H., Rößler C., Tanskanen P., Illikainen M., Fabritius T. Ferritic calcium sulfoaluminate belite cement from metallurgical industry residues and phosphogypsum: Clinker production, scale-up, and microstructural characterization. Cement and Concrete Research. – 2022. Vol. 154. 106715.
20. Кузнецова, Т.В. Специальные цементы на основе отходов промышленности [Текст] // Цемент. - 1984. №4. – С. 6-8.
21. Гребенюк А. А., Борисов И. Н. Железосодержащие техногенные отходы для получения расширяющихся композиций // Наукоемкие технологии и инновации: сборник докладов международной научно-практической конференции, 06–07 октября 2016 года. – Белгород, 2016. - С. 91-97.; EDN: https://elibrary.ru/YIDGSP
22. Ивашина М. А. Использование техногенных материалов в производстве сульфоалюминатного клинкера // Химия и химическая технология в XXI веке : Материалы XIX Международной научно-практической конференции имени профессора Л.П. Кулёва студентов и молодых ученых, 21–24 мая 2018 года. – Томск, 2018. – С. 73-74.; EDN: https://elibrary.ru/XVVYHZ
23. Серпичев А.С., Сычева Л.И. Использование техногенных отходов при получении белитсульфоалюминатного цемента // Успехи в химии и химической технологии. – 2022. – Т. 36, № 3(252). – С. 130-133.; EDN: https://elibrary.ru/HAFENX
24. Гребенюк А.А., Борисов И.Н., Давидюк А.С. Никитина М.А. Формирование твердофазовых растворов при синтезе высокоосновного ферритного клинкера // Техника и технология силикатов. 2022. Т. 29. №3. С. 217 – 230.; EDN: https://elibrary.ru/YSXIOX
25. Hewlett P., Liska M. Lea's Chemistry of Cement and Concrete. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2019.
26. Кузнецова Т. В., Талабер Й. Глиноземистый цемент. – Москва: Стройиздат. - 1988. с. 272.; EDN: https://elibrary.ru/YQMMAP
27. Krivoborodov Y. R., Kuznetsova T. V., Samchenko S. V. Structural Changes in Refractory Calcium Aluminate Cement Concrete. Refractories and Industrial Ceramics. – 2018. № 59, Pp. 151-155.; DOI: https://doi.org/10.1007/s11148-018-0197-1; EDN: https://elibrary.ru/BREKVE
