Применение красных шламов в качестве добавки в составы бетонов и керамических изделий

Изучена возможность получения на основе красного шлама Уральского алюминиевого завода (УАЗ) плотного спекшегося керамического материала, пригодного для использования в строительной отрасли. При извлечении глинозема из бокситов в качестве побочного продукта в значительных количествах получаются красные шламы, которые транспортируются в шламоотвалы, образующие большие техногенные зоны вблизи глиноземных заводов. В отвалах красных шламов содержатся ценные компоненты (окись железа, глинозем, щелочи). При хранении они загрязняют биосферу вредными продуктами. В качестве исходных сырьевых материалов для приготовления сырьевых смесей использовались красные шламы УАЗ, кварцевый песок Каменск-Уральского месторождения. Сырьевые смеси приготовлялись в составе Fe2O3–SiO2–Al2O3. Опытным путем установлены оптимальные соотношения сырьевых смесей, параметры формования, сушки и обжига. В результате обжига получен керамический материал, обладающий высокими физико-химическими свойствами. Установлено, что керамический спек на основе красного шлама обладает высокой кислотостойкостью и механической прочностью. Использование его в качестве заполнителя для любой прочности бетонов может иметь большой спрос. Красный шлам может найти применение в производстве огнеупоров. Из полученного материала могут изготавливаться керамические изделия (клинкерный кирпич, шламокаменное литье, облицовочная плитка и др.), а также железорудный окатыш.

Лебедев А. Б., Конкин С. Н. Применение красных шламов в качестве добавки в составы бетонов и керамических изделий // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 12. – С. 79–95. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_12_0_79.

Лебедев Андрей Борисович¹ — канд. техн. наук, научный сотрудник, НЦ «Переработки ресурсов», e-mail: 2799957@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-8081-9301,
Конкин Сергей Николаевич¹ — студент, e-mail: Sergeykonkin3@gmail.com, ORCID ID: 0009-0005-2353-7913,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Лебедев А.Б., e-mail: 2799957@mail.ru.

1. Litvinenko V., Bowbriсk I., Naumov I., Zaitseva Z. Global guidelines and requirements for professional competencies of natural resource extraction engineers: Implications for ESG principles and sustainable development goals // Journal of Cleaner Production. 2022, vol. 338, article 130530. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.130530.

2. Пономарева М. А., Черемисина О. В., Машукова Ю. А., Лукьянцева Е. С. Повышение эффективности извлечения РЗМ из технологических растворов в процессе переработки апатитового сырья // Записки Горного института. — 2021. — Т. 252. — С. 1—10. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.13.

3. Еремеева О. С., Мочалова Л. А. Организационно-экономический механизм циркулярного недропользования // Journal of New Economy. — 2023. — Т. 24. — № 1. — С. 104—125. DOI: 10.29141/2658-5081-2023-24-1-5.

4. Крупская Л. Т., Зверева В. П., Склярова Г. Ф., Орлов А. М. Техногенные поверхностные образования как источник загрязнения экосферы и обоснование возможности их освоения в Дальневосточном федеральном округе // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2. — С. 5—21. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-5-21.

5. Майорова Л. П., Черенцова А. А., Крупская Л. Т., Голубев Д. А., Колобанов К. А. Оценка техногенного загрязнения воздушного бассейна при пылении хвостохранилищ // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 1. — С. 5—20. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-5-20.

6. Рыльникова М. В., Джаппуев Р. К., Цупкина М. В. Проблемы и перспективы вовлечения в промышленную эксплуатацию отходов переработки руд Tырныаузского месторождения // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2021. — Т. 4. — № 1. — С. 86—96. DOI: 10.46689/2218-5194-2021-4-1-86-96.

Литературу с п. 7 по п. 10 смотри в REFERENCES.

11. Коновалова Н. А., Панков П. П., Бесполитов Д. В. Минимизация воздействия отходов щебеночного производства на окружающую среду путем их вовлечения в составы дорожно-строительных материалов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. — 2021. — Т. 29. — № 1. — С. 82—91. DOI: 10.22363/2313-2310-2021-29-1-82-91.

12. Капустина Г. Г., Римлянд В. И. Исследование воздействия непрерывного лазерного излучения на красный шлам // Вести научных достижений. Естественные и технические науки. — 2020. — Т. 1. — С. 6—9. DOI: 10.36616/2687-1335-2020-1-6-9.

13. Тимофеев А. А., Даныкина Г. Б., Пискажова Т. В., Колмакова Л. П. Виртуализация трубчатого выщелачивателя при производстве глинозема // iPolytech Journal. — 2022. — Т. 26. — № 3. — С. 554—565. DOI: 10.21285/1814-3520-2022-3-554-565.

14. Семеновых М. А., Скрипникова Н. К., Шеховцов В. В. Использование кальцийсодержащего техногенного сырья для получения анортитовой керамики // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. — 2022. — Т. 24. — № 2. — С. 106—113. DOI: 10.31675/1607-1859-2022-24-2-106-113.

15. Сизяков В. М., Козырев Б. А. Переработка формиатных растворов после выщелачивания красного шлама // iPolytech Journal. — 2021. — Т. 25. — № 5. — С. 633—642. DOI: 10.21285/1814-3520-2021-5-633-642.

16. Антонинова Н. Ю., Шубина Л. А., Собенин А. В., Усманов А. И. Оценка возможной деградации экосистемы при использовании промышленных отходов горно-металлургического комплекса при ликвидации горных выработок // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 5-2. — С. 193—201. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_52_0_193.

17. Палкина Д. С. Экологическая обстановка в регионах базирования российских корпораций цветной металлургии // Экономика и экология территориальных образований. — 2022. — Т. 6. — № 1. — С. 43—54. DOI: 10.23947/2413-1474-2021-6-1-43-54.

18. Boikov A. V., Savelev R. V., Payor V. A., Erokhina O. O. The control method concept of bulk material behaviour in the pelletizing drum for improving the results of DEM-modeling // CIS Iron and Steel Review. 2019, no. 17, pp. 10—13. DOI: 10.17580/cisisr.2019.01.02.

19. Ефименко А. А., Орлов А. А., Макеева Д. А., Козырь Д. А., Волкова В. А. Экологическая безопасность и энергетическая независимость Донбасса // Уголь. — 2021. — № 6. — С. 58—61. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-6-58-61.

20. Сумина А. В., Павлова Е. В., Кырова С. А., Ворожцов Е. П. Изучение размера пылевых частиц в районах угледобычи с использованием депонирующей способности снежного покрова // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. — 2022. — Т. 30. — № 2. — С. 153—163. DOI: 10. 22363/2313-2310-2022-30-2-153-163.

21. Абдрахимов В. З., Лаухин В. М. Эколого-экономическая эффективность рециклинга золошлака в производство пористого заполнителя // ХХI век. Техносферная безопасность. — 2023. — Т. 8. — № 1. — С. 8—17. DOI: 10.21285/2500-1582-2023-1-8-17.

22. Антонинова Н. Ю., Собенин А. В., Усманов А. И., Шепель К. В. Оценка возможности использования отходов железо-магниевого производства для очистки сточных вод от тяжелых металлов (Cd2+, Zn2+, Co2+, Cu2+) // Записки Горного института. — 2023. — Т. 260. — № 1. — С. 1—10. DOI: 10.31897/PMI.2023.34.

23. Абдрахимов В. З., Абдрахимова Е. С. Влияние шлака от производства металлического хрома на технические показатели кислотоупорных плиток // Construction and Geotechnics. — 2021. — Т. 12. — № 4. — С. 94—102. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.4.07.

24. Анпилов С. М., Абдрахимов В. З. Использование золы легкой фракции и межсланцевой глины в производстве сейсмостойкого кирпича // Уголь. — 2021. — № 4. — С. 57—62. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-4-57-62.

25. Dobra G., Iliev S., Cotet L., Boiangiu A., Hulka I., Kim L., Catrina G. A., Filipescu L. Heavy metals as impurities in the bayer production cycle of the aluminum hydroxide from Sierra Leone bauxite. Preliminary study // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2021, vol. 114, no. 2, pp. 151—165. DOI: 10.17516/1999-494X-0296.

26. Kefiyalew Z., Januarti J. E. Bond strength in PVA fibre reinforced fly ash-based geopolymer concrete // Magazine of Civil Engineering. 2021, vol. 101, no. 1, article 10105. DOI: 10.34910/MCE.101.5.

27. Vidyadhara V., Saurabh B., Ranganath R. V. Impact of pond ash as fine aggregate on mechanical and microstructural properties of geopolymer concrete // Magazine of Civil Engineering. 2022, vol. 113, no. 5, article 11305. DOI: 10.34910/MCE.113.5.

28. Зубкова О. С., Алексеев А. И., Сизяков В. М., Полянский А. С. Исследование влияния солей серной кислоты на процесс осаждения глинистой суспензии // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. — 2022. — Т. 65. — № 1. — С. 44—49. DOI: 10.6060/ivkkt.20226501.6447.

Литературу с п. 29 по п. 35 смотри в REFERENCES.

36. Паламодов К. Е. Анализ опасностей при бурении в арктических условиях // Вестник науки. — 2023. — Т. 3. — № 4(61). — С. 231—242.

37. Бурханова Р. А., Лукьяница С. В., Колтунов Д. Р., Маслов Н. А., Лупиногина О. К. Изучение влияния карьерной влажности и гранулометрического состава на стабильность технологических показателей при производстве Lego-кирпича // Инженерный вестник Дона. — 2022. — № 12. — С. 1—11.

38. Матвеев А. И., Лебедев И. Ф., Винокуров В. Р., Львов Е. С. Научно-экспериментальные основы сухого обогащения руд полезных ископаемых // Записки Горного института. — 2022. — Т. 256. — С. 613—622. DOI: 10.31897/PMI.2022.90.

39. Shlyakhova E., Egorochkina I. A complex organomineral admixture for cement saving // Journal of Architectural and Engineering Research. 2022, vol. 3, pp. 93—97. DOI: 10.54338/ 27382656-2022.3-011.

40. Aryngazin K., Abisheva A. Use of recycled waste in the production of building materials // Technobius. 2022, vol. 2, no. 2, article 0020. DOI: 10.54355/tbus/2.2.2022.0020.

41. Працкова С. Е., Бурмистров В. А., Старикова А. А. Термодинамическое моделирование оксидных расплавов системы CaO–Al2O3–SiO2 // Известия вузов. Химия и химическая технология. — 2020. — Т. 63. — № 1. — С. 45—50. DOI: 10.6060/ivkkt.20206301.6054.

42. Халифа А. А., Утков В. А., Бричкин В. Н. Влияние красного шлама на предотвращение полиморфизма двухкальциевого силиката и саморазрушение агломерата // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2020. — Т. 24. — № 1. — С. 231—240. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-1-231-240.

43. Князева А. Г., Анисимова М. А., Коростелева Е. Н. Особенности диффузионно-контролируемых процессов управляемого объемного синтеза из порошковых смесей Ti–Al–Fe– Fe2O3 // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. — 2022. — № 3. — С. 125—134. DOI: 10.15593/perm.mech/2022.3.13.

44. Минько Д. В., Дьячкова Л. Н., Пинчук Т. И. Структурные особенности композиционного материала, полученного электроимпульсным прессованием из многокомпонентных порошковых смесей на основе железа // Литье и металлургия. — 2023. — № 1. — С. 118—123. DOI: 10.21122/1683-6065-2023-1-118-123.

45. Пелевин А. Е. Технологии обогащения железных руд России и пути повышения их эффективности // Записки Горного института. — 2022. — Т. 256. — С. 579—592. DOI: 10.31897/PMI.2022.61.

46. Шепель Е. В., Аюпова Н. Р. Минералого-геохимические особенности рудовмещающей толщи месторождения Угахан, Бодайбинский рудный район // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2023. — Т. 334. — № 1. — С. 209—225. DOI: 10.18799/24131830/2023/1/3727.

47. Nasurillaeva J. J., Eshniyazov R., Xudoyberdiev F. Metallurgiya shlaklardan sement klinkeri qo’shimchalari olish jarayonlarini o’rganish. Scientific Progress. 2023, vol. 4, no. 1, pp. 70—73.

48. Umarov F. Sh., Jaloldinov A. B., Yuldasheva N. Physico-chemical processes of cement hydration using shales. Science and Innovation. 2023, vol. 2, no. 3, pp. 5—7. DOI: 10.5281/ ZENODO.7698734.

49. Абдрахимов В. З., Абдрахимова Е. С. Жаростойкий бетон на основе ортофосфорной кислоты, отходов цветной металлургии и химической промышленности // Construction and Geotechnics. — 2021. — Т. 12. — № 1. — С. 72—85. DOI: 10.15593/2224-9826/2021.1.06.