RU2817480C1 - Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала - Google Patents
Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817480C1 RU2817480C1 RU2023130539A RU2023130539A RU2817480C1 RU 2817480 C1 RU2817480 C1 RU 2817480C1 RU 2023130539 A RU2023130539 A RU 2023130539A RU 2023130539 A RU2023130539 A RU 2023130539A RU 2817480 C1 RU2817480 C1 RU 2817480C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- tailings
- fly ash
- power plant
- flotation
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 title 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 54
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims abstract description 45
- MGRWKWACZDFZJT-UHFFFAOYSA-N molybdenum tungsten Chemical compound [Mo].[W] MGRWKWACZDFZJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 18
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 18
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims description 17
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 abstract description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 2
- BXMVKQIIJSXIBU-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) diphenyl phosphate Chemical compound O=C1CCC(=O)N1OP(=O)(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 BXMVKQIIJSXIBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 229910000503 Na-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 7
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000429 sodium aluminium silicate Substances 0.000 description 7
- 235000012217 sodium aluminium silicate Nutrition 0.000 description 7
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 6
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 231100001234 toxic pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к получению геополимерного материала, применяемого в строительстве для кладки и облицовки стен и других элементов жилых, общественных и производственных зданий и сооружений. Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала включает, мас.%: антрацитовую золу-уноса Новочеркасской ГРЭС 34-62, хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК 6-34, жидкое натриевое стекло 22, гидроксид натрия 3, воду 7. Причем указанная зола-уноса имеет химический состав, мас.%: SiO2 - 45,6; Al2O3 - 19,3; CaO - 2,9; Fe2O3 - 20,4; K2O - 6,9; TiO2 - 1,7; MgO - 0,6; ППП - 2,6, а указанные хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд имеют химический состав, мас.%: SiO2 - 52,85; Al2O3 - 10,54; CaO - 19,13; Fe2O3 - 5,24; K2O - 1,21; TiO2 - 0,45; MgO - 1,63; ППП - 8,95. Технический результат – повышение прочности на сжатие геополимерного материала. 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к получению геополимерного материала. Данный материал может найти применение в строительстве для кладки и облицовки стен и других элементов жилых, общественных и производственных зданий и сооружений.
Накопление золы-уноса и золошлаковых смесей тепловой электростанции представляет серьезную проблему угольной генерации в Российской Федерации. В результате сжигания угля на тепловых электростанциях в энергетике к настоящему времени в России накоплено около 1,5 миллиардов тонн отходов. Большая часть этих отходов складируется в отвалы, занимающие значительные площади земельных ресурсов и наносящие серьезный экологический ущерб окружающей среде. Места складирования золы-уноса и золошлаковых смесей являются источником атмосферного загрязнения воздуха, обусловленного ветровым переносом пылеватых частиц отходов. Кроме того, дождевые и талые воды, стекающие с золоотвалов, способствуют миграции загрязнителей в почвы, подземные и наземные водные источники. Также довольно остро стоит проблема экологической безопасности при добыче и переработке рудных полезных ископаемых. Интенсивное развитие горнопромышленного производства способствовало накоплению огромных объемов отходов (хвостов) обогащения металлических руд. По всему миру ежегодно по разным оценкам накапливается от 5 до 14 миллиардов тонн хвостов. Примерно 400000 квадратных километров площади суши занимают территории горнодобывающих производств, включая места для складирования отходов обогащения металлических руд. Их аккумуляция приводит к изменению рельефа местности, значительным нарушениям гидрогеологических и санитарно-экологических условий района размещения хранилища отходов. В совокупности, данные факторы делают отвалы с отходами сжигания угля и хранилища отходов обогащения металлических руд объектами негативного воздействия на окружающую среду, в связи с чем поиск новых путей их утилизации является актуальным.
Высокое содержание в составе отходов сжигания угля и отходов обогащения металлических руд аморфных и кристаллических фаз, богатых оксидами кремния и алюминия, делает их пригодным сырьем для получения геополимерных материалов, образующихся в результате щелочной активации растворами гидроксидов и силикатов щелочных металлов.
Известны геополимерные композиционные связующие с заданными характеристиками для цемента и бетона (патент РФ 2517729; опубл. 27.05.2014 г., МПК С04В 7/28, С04В 7/153, С04В 28/08, С04В 40/00, Е01С 7/10, С04В 111/20), включающая летучую золу с содержанием оксида кальция в количестве меньшем или равном 15 вес.%, ускоритель гелеобразования (метакаолин, дегидратированные глины, дегидратированные цеолиты, нано- и микрокремнезем, глинозем), ускоритель твердения (молотый гранулированный доменный шлак), активационный раствор (водный раствор гидроксида натрия и силиката натрия) и заполнитель (кладочный песок). Недостатком данного состава является необходимость использования дополнительных компонентов для достижения целевых характеристик в виде ускорителей гелеобразования и ускорителей твердения, характеризующихся высокой стоимостью и осложняющих технологический процесс получения геополимерного материала.
Известна композиция, содержащая модифицированный красный шлам с низким содержанием хроматов, и способ ее получения (патент РФ 2728137; опубл. 28.07.2020 г., МПК С04В 18/04, С04В 20/10, C05F 7/00, С09К 8/03), используемая в качестве геополимера или производства геополимеров, содержащая летучую золу, модифицированный красный шлам с низким содержанием хроматов и растворимое калиевое стекло. Недостатком данной композиции является то, что получаемые геополимерные материалы содержат в своем составе токсичные загрязнители, представляющие угрозу здоровья и загрязнения окружающей среды, что существенно ограничивает их применимость.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по составу является геополимерный композит (патент РФ 2804940; опубл. 09.10.2023 г., МПК С04В 18/12, С04В 28/24), включающий раствор силиката натрия (щелочной активатор), золу сжигания твердого топлива (отходы обогащения металлических руд) и алюмосиликатный компонент, в качестве которого используют отходы обогащения железной руды (антрацитовая зола-уноса тепловых электростанций) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Отходы обогащения железной руды | 54,55-54,84 |
| Зола сжигания твердого топлива | 17,58-18,18 |
| Раствор силиката натрия | 27,27-27,58 |
Недостатком прототипа является то, что сырьевая смесь не позволяет получать геополимерные материалы с прочностью на сжатие более 11,2 МПа.
Задача изобретения – разработка компонентного состава композиции на основе золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд для получения геополимерного материала с прочностью на сжатие более 11,2 МПа, что приведет к расширению сырьевой базы геополимерных материалов.
Техническим результатом данного изобретения является получение геополимерного материала на основе техногенных отходов прочностью на сжатие более 11,2 МПа, посредством щелочной активации алюмосиликатных компонентов антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд с получением геля гидрата алюмосиликата натрия и последующим его отверждением при оптимальной температуре и в определенный промежуток времени.
Поставленная задача решается за счет того, что композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала, включающая отходы угольной генерации, отходы обогащения металлических руд и щелочной активатор, в качестве отходов угольной генерации используют антрацитовую золу-уноса тепловой электростанции, в качестве отходов обогащения металлических руд используют хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд, а в качестве щелочного активатора используют жидкое натриевое стекло, гидроксид натрия и воду, причем в качестве антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции используют антрацитовую золу-уноса Новочеркасской ГРЭС с химическим составом, мас.%: SiO2 - 45,6; Al2O3- 19,3; СаО - 2,9; Fe2O3 - 20,4; K2O - 6,9; TiO2 - 1,7; MgO - 0,6; ППП - 2,6, а в качестве хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд используют хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК с химическим составом, мас.%: SiO2 - 52,85; Al2O3- 10,54; СаО - 19,13; Fe2O3 - 5,24; K2O - 1,21; TiO2 - 0,45; MgO - 1,63; ППП - 8,95, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Антрацитовая зола-уноса Новочеркасской ГРЭС | 34-62 |
| Хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд | |
| Тырныаузского ГОК | 6-34 |
| Гидроксид натрия | 3 |
| Жидкое натриевое стекло | 22 |
| Вода | 7 |
Основным критерием, определяющим возможность использования антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд для производства геополимерных материалов, является химический состав антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд, а именно количество оксидов SiO2, Al2O3, СаО, диапазон которых ограничивается следующими пределами: SiO2 40-65 мас.%; Al2O3 10-25 мас.%; СаО 0-20 мас.%.
Композицию готовят следующим образом. Производят сушку антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции Новочеркасской ГРЭС и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК до достижения влажности не более 1%. Осуществляют измельчение предварительно высушенных хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК. Затем просеивают золу-уноса тепловой электростанции Новочеркасской ГРЭС и измельченные высушенные хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК до размера частиц 100 мкм и менее. В отдельной емкости готовят щелочной активатор посредством смешивания жидкого натриевого стекла, гидроксида натрия и воды, далее этот состав перемешивают до однородной консистенции. Добавляют приготовленный щелочной активатор к антрацитовой золе-уноса и хвостам флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд и полученную смесь перемешивают до однородного состояния. Далее полученную смесь заливают в формы и доводят до отверждения при оптимальной температуре 80°С в течение 8 часов. При данной температуре и в данный промежуток времени посредством щелочной активации алюмосиликатных компонентов антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд происходит получение геополимерного материала в результате образования геля гидрата алюмосиликата натрия и последующим его отверждением.
В таблице приведены свойства полученных геополимерных материалов.
Пример №1.
Композиция для получения геополимерного материала имеет следующий компонентный состав, мас.%:
| Антрацитовая зола-уноса Новочеркасской ГРЭС | 62 |
| Хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд | |
| Тырныаузского ГОК | 6 |
| Гидроксид натрия | 3 |
| Жидкое натриевое стекло | 22 |
| Вода | 7 |
Геополимерный материал готовят следующим образом. Производят сушку антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд до достижения влажности не более 1%. Осуществляют измельчение предварительно высушенных хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК. Затем просеивают золу-уноса тепловой электростанции Новочеркасской ГРЭС и измельченные высушенные хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК до размера частиц 100 мкм и менее. В отдельной емкости готовят щелочной активатор посредством смешивания жидкого натриевого стекла, гидроксида натрия и воды и их перемешивания до однородного состояния. Добавляют приготовленный щелочной активатор к антрацитовой золе-уноса тепловых электростанций и хвостам флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд и полученную смесь перемешивают до однородного состояния. Далее полученную смесь заливают в формы и доводят до отверждения при оптимальной температуре 80°С в течение 8 часов. При данной температуре и в данный промежуток времени посредством щелочной активации алюмосиликатных компонентов антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд происходит получение геополимерного материала в результате образования геля гидрата алюмосиликата натрия и последующим его отверждением. Наличие в смеси 62 мас.% антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции, 6 мас.% хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд, 3 мас.% гидроксида натрия, 22 мас.% жидкого натриевого стекла и 7 мас.% воды обеспечивает возможность получения геополимерного материала прочностью на сжатие 22,3 МПа.
Пример №2.
Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала имеет следующий компонентный состав, мас.%:
| Антрацитовая зола-уноса Новочеркасской ГРЭС | 48 |
| Хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд | |
| Тырныаузского ГОК | 20 |
| Гидроксид натрия | 3 |
| Жидкое натриевое стекло | 22 |
| Вода | 7 |
Геополимерный материал готовят следующим образом. Производят сушку антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд до достижения влажности не более 1%. Осуществляют измельчение предварительно высушенных хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК. Затем просеивают золу-уноса тепловой электростанции Новочеркасской ГРЭС и измельченные высушенные хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК до размера частиц 100 мкм и менее. В отдельной емкости готовят щелочной активатор посредством смешивания жидкого натриевого стекла, гидроксида натрия и воды и их перемешивания до однородного состояния. Добавляют приготовленный щелочной активатор к антрацитовой золе-уноса тепловых электростанций и хвостам флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд и полученную смесь перемешивают до однородного состояния. Далее полученную смесь заливают в формы и доводят до отверждения при оптимальной температуре 80°С в течение 8 часов. При данной температуре и в данный промежуток времени посредством щелочной активации алюмосиликатных компонентов антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд происходит получение геополимерного материала в результате образования геля гидрата алюмосиликата натрия и последующим его отверждением. Наличие в смеси 48 мас.% антрацитовой зола-уноса тепловой электростанции, 20 мас.% хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд, 3 мас.% гидроксида натрия, 22 мас.% жидкого натриевого стекла и 7 мас.% воды обеспечивает возможность получения геополимерного материала прочностью на сжатие 18,0 МПа.
Пример №3.
Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала имеет следующий компонентный состав, мас.%:
| Антрацитовая зола-уноса Новочеркасской ГРЭС | 34 |
| Хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд | |
| Тырныаузского ГОК | 34 |
| Гидроксид натрия | 3 |
| Жидкое натриевое стекло | 22 |
| Вода | 7 |
Геополимерный материал готовят следующим образом. Производят сушку антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд до достижения влажности не более 1%. Осуществляют измельчение предварительно высушенных хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК. Затем просеивают золу-уноса тепловой электростанции Новочеркасской ГРЭС и измельченные высушенные хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК до размера частиц 100 мкм и менее. В отдельной емкости готовят щелочной активатор посредством смешивания жидкого натриевого стекла, гидроксида натрия и воды и их перемешивания до однородного состояния. Добавляют приготовленный щелочной активатор к антрацитовой золе-уноса тепловых электростанций и хвостам флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд и полученную смесь перемешивают до однородного состояния. Далее полученную смесь заливают в формы и доводят до отверждения при оптимальной температуре 80°С в течение 8 часов. При данной температуре и в данный промежуток времени посредством щелочной активации алюмосиликатных компонентов антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд происходит получение геополимерного материала в результате образования геля гидрата алюмосиликата натрия и последующим его отверждением. Наличие в смеси 34 мас.% антрацитовой зола-уноса тепловой электростанции, 34 мас.% хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд, 3 мас.% гидроксида натрия, 22 мас.% жидкого натриевого стекла и 7 мас.% воды обеспечивает возможность получения геополимерного материала прочностью на сжатие 16,3 МПа.
Результаты испытаний, полученных геополимерных материалов представлены в таблице. Проведение испытаний, полученных геополимерных материалов, проводилось для образцов в возрасте 28 суток. В таблице для каждого примера (состава) приведено усредненное значение, полученное по результатам пяти испытаний каждого состава.
В случае если композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала имеет компонентный состав, мас.%: антрацитовая зола-уноса Новочеркасской ГРЭС, хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК, щелочной активатор (гидроксид натрия, жидкое натриевое стекло и вода) в соотношении 30:38:32 или 64:4:32, то технический результат данного изобретения в виде получения геля гидрата алюмосиликата натрия и последующим его отверждением при оптимальной температуре (80°С) и в определенный промежуток времени (8 часов) не достигается. Так как при содержании золы-уноса тепловой электростанции меньше 34% в исходной сырьевой смеси будет недостаточное количество алюмосиликатных соединений для получения геля гидрата алюмосиликата натрия и последующим его отверждением с получением геополимерного материала прочностью более 11,2 МПа, а при содержании хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд менее 6% в исходной сырьевой смеси будет недостаточное количество упрочняющего оксида кальция для получения геополимерного материала прочностью более 11,2 МПа.
Приведенные в таблице данные свидетельствуют об эффективности использования композиции на основе антрацитовой золы-уноса Новочеркасской ГРЭС и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК с щелочным активатором на основе жидкого натриевого стекла, гидроксида натрия и воды, состоящей в высокой прочности на сжатие, увеличивающейся с ростом содержания антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции, снижении средней плотности с ростом содержания антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции Новочеркасской ГРЭС и снижении водопоглощения с ростом содержания хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК. Совместное использование двух видов техногенных отходов, а именно - антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции Новочеркасской ГРЭС и хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК, в качестве компонентов композиции для получения геополимерного материала обеспечивает расширение сырьевой базы геополимерных материалов. Данный материал может найти применение в строительстве для кладки и облицовки стен и других элементов жилых, общественных и производственных зданий и сооружений.
Claims (2)
- Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала, включающая отходы угольной генерации, отходы обогащения металлических руд и щелочной активатор, отличающаяся тем, что в качестве отходов угольной генерации используют антрацитовую золу-уноса тепловой электростанции, в качестве отходов обогащения металлических руд используют хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд, а в качестве щелочного активатора используют жидкое натриевое стекло, гидроксид натрия и воду, причем в качестве антрацитовой золы-уноса тепловой электростанции используют антрацитовую золу-уноса Новочеркасской ГРЭС с химическим составом, мас.%: SiO2 – 45,6; Al2O3 – 19,3; CaO – 2,9; Fe2O3 – 20,4; K2O – 6,9; TiO2 – 1,7; MgO – 0,6; ППП – 2,6, а в качестве хвостов флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд используют хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК с химическим составом, мас.%: SiO2 – 52,85; Al2O3 – 10,54; CaO – 19,13; Fe2O3 – 5,24; K2O – 1,21; TiO2 – 0,45; MgO – 1,63; ППП – 8,95, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
Антрацитовая зола-уноса Новочеркасской ГРЭС 34-62 Хвосты флотационного обогащения вольфрамо-молибденовых руд Тырныаузского ГОК 6-34 Гидроксид натрия 3 Жидкое натриевое стекло 22 Вода 7
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817480C1 true RU2817480C1 (ru) | 2024-04-16 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503617C2 (ru) * | 2007-10-18 | 2014-01-10 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив | Способ получения геополимера с регулируемой пористостью, полученный геополимер и различные варианты его применения |
| RU2599742C2 (ru) * | 2010-12-17 | 2016-10-10 | Католический Университет Америки | Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества |
| RU2731776C1 (ru) * | 2017-02-03 | 2020-09-08 | Кабусики Кайся Тосиба | Способ производства формованного изделия из геополимера и система для производства формованного изделия из геополимера |
| WO2023080676A1 (ko) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | 흥국산업 주식회사 | 마이크로파를 이용한 석탄 비산재 기반 지오폴리머 폼의 제조방법 |
| RU2804940C1 (ru) * | 2023-05-16 | 2023-10-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Геополимерный композит |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503617C2 (ru) * | 2007-10-18 | 2014-01-10 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив | Способ получения геополимера с регулируемой пористостью, полученный геополимер и различные варианты его применения |
| RU2599742C2 (ru) * | 2010-12-17 | 2016-10-10 | Католический Университет Америки | Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества |
| RU2731776C1 (ru) * | 2017-02-03 | 2020-09-08 | Кабусики Кайся Тосиба | Способ производства формованного изделия из геополимера и система для производства формованного изделия из геополимера |
| WO2023080676A1 (ko) * | 2021-11-05 | 2023-05-11 | 흥국산업 주식회사 | 마이크로파를 이용한 석탄 비산재 기반 지오폴리머 폼의 제조방법 |
| RU2804940C1 (ru) * | 2023-05-16 | 2023-10-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Геополимерный композит |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАЛИНКИН А.М. и др. Синтез геополимеров на основе золы уноса с применением механоактивации. Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2020, 17, с. 241-245. ЕРОШКИНА Н.А. и др. Геополимерные строительные материалы на основе промышленных отходов. Пенза: ПГУАС, 2014, с.128, с. 20-23, 98-100. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| de Oliveira et al. | Durability of geopolymers with industrial waste | |
| Amran et al. | Fly ash-based eco-friendly geopolymer concrete: A critical review of the long-term durability properties | |
| Gu et al. | Road base materials prepared by multi-industrial solid wastes in China: A review | |
| Moghadam et al. | Preparation and application of alkali-activated materials based on waste glass and coal gangue: A review | |
| Al Bakri et al. | Effect of Na^ sub 2^ SiO^ sub 3^/NaOH Ratios and NaOH Molarities on Compressive Strength of Fly-Ash-Based Geopolymer | |
| Siddique | Utilization of coal combustion by-products in sustainable construction materials | |
| EP0022318B1 (en) | Method for the production of cementitious compositions and aggregate derivatives from said compositions, and cementitious compositions and aggregates produced thereby | |
| CA2787807C (en) | Incinerator fly ash geopolymer and method | |
| Seco et al. | Types of waste for the production of pozzolanic materials–a review | |
| AU2017399309B2 (en) | Geopolymer composition, and mortar and concrete using same | |
| WO2015020612A1 (en) | Waste incinerator ash as aerating agent for the manufacture of lightweight construction materials | |
| CZ292875B6 (cs) | Geopolymerní pojivo na bázi popílků | |
| CN113264715B (zh) | 基于生活垃圾焚烧飞灰的重金属固化性免烧砖及其制备方法 | |
| Rivera et al. | Alkali-activated cements from urban, mining and agro-industrial waste: state-of-the-art and opportunities | |
| Payá et al. | New inorganic binders containing ashes from agricultural wastes | |
| Jing et al. | Experimental study on iron ore tailings sand and municipal solid waste incineration fly ash used in semi-rigid base of asphalt pavement | |
| KR100448330B1 (ko) | 석탄회를 이용한 인공골재 및 그 제작방법 | |
| Singh et al. | An overview of fly ash utilization in production of geopolymer bricks and various factors influencing its strength | |
| Shi et al. | Eco-friendly solid waste-based cementitious material containing a large amount of phosphogypsum: Performance optimization, micro-mechanisms, and environmental properties | |
| KR102547838B1 (ko) | 무시멘트 콘크리트 투수 블록 조성물 및 이를 이용한 투수 블록 | |
| RU2817480C1 (ru) | Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала | |
| CN116621508A (zh) | 一种基于多源路域物质的胶凝材料及其制备方法与应用 | |
| Ramjan et al. | Influence of bagasse ash with different fineness on alkali-silica reactivity of mortar | |
| CN110615660A (zh) | 一种利用垃圾焚烧飞灰制备路面快速修补材料的方法 | |
| Siddique et al. | Cement kiln dust |