CC BY
10УДК 666.949:53.091
Alexander M. Kalinkin, Basya I. Gurevich, Elena V. Kalinkina, Vera V. Tyukavkina, Svetlana I. Mazukhina
GEOPOLYMER MATERIALS USING MECHANICALLY ACTIVATED NEPHELINE AND NEPHELINE CONTAINING WASTES
I.V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials Akademgorodok, 26 a, Apatity, 184209,Russia
Institute of the North Industrial Ecology Problems of Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Academgorodok, 14a, Apatity, Murmansk Region, 184209, Russia
e-mail : kalinkin@chemy.kolasc.net.ru
Mechanically activated geopolymer compositions based on nephe-line concentrate, nepheline containing ore dressing tailings of JSC "Apatit" and magnesia-ferriferous slag of "Pechenganickel" Combine (Murmansk Region) was developed. Liquid glass and sodium hydroxide solution have been used as a hardening agent. It is been shown that the "nepheline concentrate - slag" and "nepheline containing ore dressing tailings - slag" compositions are hydraulic binding materials, while the compositions without slag are air-hardening ones. Data on the dependences of compressive strength of the synthesized geopolymers on the solid components content, mechanical activation atmosphere (air or carbon dioxide), modulus and amount of liquid glass, and also on curing conditions are presented. It is shown that thermodynamic model based on the "Selector" software is promising for the prediction of interaction of the nepheline containing raw material with the alkaline agent in the course of the geopolymer synthesis.
Keywords: geopolymers, nepheline, ore dressing tailings, magnesia-ferriferous slag, mechanical activation
А.М. Калинкин1, Б.И. Гуревич2, Е.В. Калинкина3, В.В. Тюкавкина4, С.И. Мазухина5
ГЕОПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕХАНОАКТИВИРОВАН-НОГО НЕФЕЛИНА И НЕФЕЛИНСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ
Институт химии и технологии редких элементов и минерального
сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Академгородок, 26а, г. Апатиты, 184209, Россия Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН, Академгородок, 14а, г. Апатиты, Мурманская обл., 184209, Россия e-mail : kalinkin@chemy.kolasc.net.ru
Разработаны составы геополимерных механоактивирован-ных композиций на основе нефелинового концентрата, не-фелинсодержащих хвостов обогащения ОАО «Апатит» и магнезиально-железистого шлака комбината «Печенгани-кель» (Мурманская обл.). В качестве затворителя использовали жидкое стекло и раствор гидроксида натрия. Показано, что композиции нефелиновый концентрат - шлак и нефелинсодержащие хвосты обогащения - шлак являются гидравлическими вяжущими, в то время как без применения шлака вяжущее является воздушным. Приведены данные по прочности при сжатии синтезированных геополимеров в зависимости от содержания твердых компонентов, атмосферы механоактивации (воздух и углекислый газ), модуля и количества жидкого стекла, а также условий твердения. Показана перспективность применения термодинамической модели, реализованной на основе программного комплекса «Селектор», для прогнозирования взаимодействия щелочного агента и нефелинсодержащего сырья при геополимерном синтезе.
Ключевые слова: геополимеры, нефелин, хвосты обогащения, магнезиально-железистый шлак, механоакти-вация.
1 Калинкин Александр Михайлович, д-р хим. наук, зав. лабораторией, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского НЦ РАН, e-mail: kalinkin@chemy.kolasc.net.ru
Alexander M. Kalinkin, Dr. Sci. (Chem.), head of laboratory, Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials, Kola Science Centre of RAS
2 Гуревич Бася Израильевна, канд. техн. наук, вед.науч. сотр., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского НЦ РАН, e-mail: tukav_vv@chemy.kolasc.net.ru
Basya I. Gurevich, Ph.D. (Eng), leading research associate, Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials, Kola Science Centre of RAS
3 Калинкина Елена Владимировна, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева, e-mail: kalinkina@chemy.kolasc.net.ru
Elena V Kalinkina, Ph.D. (Eng), Senior Researcher, Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials, Kola Science Centre of RAS
4 Тюкавкина Вера Владимировна, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского НЦ РАН, , e-mail: tukav_vv@chemy.kolasc.net.ru
Vera V. Tyukavkina, Ph.D.(Eng), senior research associate, Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials, Kola Science Centre of RAS
5 Мазухина Светлана Ивановна, канд. хим. наук, зав. лабораторией, Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского НЦ РАН, e-mail: mazukhina@inep.ksc.ru
Svetlana I. Mazukhina, Ph.D. (Chem), head of laboratory, Institute of the North Industrial Ecology Problems, Kola Science Centre of RAS Дата поступления - 7 декабря 2016 года
Введение
Актуальным направлением современного строительного материаловедения является поиск возможностей снижения потребления портландцемента. Одним из путей решения этой задачи является разработка бесцементных вяжущих, среди которых в настоящее время большое внимание уделяется геополимерам. Геополимеры представляют собой вяжущие системы на основе тонкодисперсных аморфных или кристаллических силикатных и алюмосиликатных материалов, как природного, так и техногенного происхождения, затворяемых щелочными агентами [1-3]. Для Мурманской области, обладающей огромными количествами отходов обогатительных фабрик, в том числе нефелинсодержащих, производство строительных материалов, позволяющее утилизировать это техногенное сырье, представляет особый интерес [4].
Нефелин ^а,К)20-АЬ0з^Ю2 принадлежит к классу каркасных силикатов и содержит три главных компонента, участвующих в формировании цементирующего геля при геополимерном синтезе - кремний, алюминий и щелочные металлы [5]. Еще в работах В.Д. Глуховско-го показано, что высокоосновные минералы типа нефелина можно использовать в виде строительных цементов, если их предварительно перевести из стабильного кристаллического состояния в более активное, например, стекловидное путем плавления [1]. В наших работах предварительная активация нефелинсодержащего сырья производилась посредством его механоактивации (МА).
Ранее нами исследована возможность получения вяжущих на основе механоактивированных смесей нефелина и гранулированного магнезиально-железисто-го шлака комбината «Печенганикель» при использовании в качестве затворителя воды [6]. В продолжение этих исследований в данной работе изучены вяжущие свойства механоактивированных нефелинсодержащих композиций с использованием в качестве затворителя жидкого стекла (ЖС) и раствора гидроксида натрия.
Экспериментальная часть
В качестве исходных компонентов для синтеза геополимеров использовали нефелиновый концентрат (НК) производства ОАО «Апатит», хвосты обогащения фабрики АНОФ-2 ОАО «Апатит» и гранулированный шлак комбината «Печенганикель». Химический состав НК (мас.%): SiO2 - 43,37, А№з - 29,48, Fe20з
- 2,90, СаО - 0,84, МдО - 0,27, ^О+^О) - 21,8, ТЮ2
- 0,27, Р2О5 - 0,03. Химический состав хвостов АНОФ-2 (мас.%): SiO2 - 37,90, АЮ3 - 19,19, Fe20з - 8,82, СаО - 5,52, МдО - 1,29, ^О+^О) - 15,43, S - 0,71, Р2О5 - 1,48. Химический состав шлака (мас.%): SiO2 - 40,88, А1203 - 6,90, FeO - 35,40, СаО - 2,65, МдО - 10,71, ^О+^О) - 2,1, S - 0,71, Fe20з - следы.
Минеральный состав компонентов, мас.%: НК
- нефелин 75-80, полевые шпаты 8-16, вторичные минералы по нефелину 1,5-10, эгирин 1,5-5, титаномагнетит 0,4-0,6, апатит 0,2-0.8, титанит 0,5-1.0; хвосты АНОФ-2: нефелин 50-55, полевые шпаты 2,5-4, вторичные минералы по нефелину 0,5-2, эгирин 23-27, титаномагнетит 4-5, апатит 2-3,5, титанит 4-5; шлак комбината «Печенганикель» - магнезиально-железистое стекло - 95-98, кристаллическая фаза (скелетные кристаллы оливина) - 2-5, рудные минералы - 1-3.
Совместную МА исходного сырья проводили в лабораторной центробежно-планетарной мельнице АГО-2 с в воздушной среде и в атмосфере углекислого газа по методике, описанной в работе [6]. Использование СО2 в качестве среды МА связано с тем, что в этом случае наблюдается существенное повышение реакционной способности магнезиально-железистого шлака в реакциях ги-дратационного твердения [7, 8]. Измерение удельной поверхности производили методом воздухопроницаемости.
Для определения вяжущих свойств смесей, механоактивированных в течение 30-270 сек, изготавливались
кубики размером 1.41 х1.41 х 1.41 см, которые твердели в различных условиях. Содержание ЖС или раствора NaOH в композиции задавали в процентах Na2O от массы сухих компонентов. Водотвердое отношение (В/Т) рассчитывали с учетом воды, находящейся в щелочном активи-заторе.
Эксперименты по взаимодействию НК с водой, 2 М и 10 М растворами NaOH проводили при комнатной температуре (20-22 °С) во фторопластовых стаканах с перемешиванием на магнитной мешалке. Соотношение НК : раствор NaOH составило 1 г : 40 мл. Продолжительность взаимодействия - 5 час. После проведения взаимодействия твердая фаза отделялась фильтрованием, фильтрат анализировался на содержание кремния и алюминия методом атомно-эмиссионного анализа с индуктивно связанной плазмой на приборе OPTIMA 8300.
Результаты и их обсуждение
1. Геополимеры на основе НК с добавлением
шлака.
В ходе исследований получены данные по влиянию различных параметров на прочность геополимеров на основе композиции НК - шлак, активизированной жидким стеклом. Решены основные вопросы - количество и модуль ЖС, атмосфера механоактивации, величина удельной поверхности механоактивированного сырья, водотвердое отношение и др.
В таблице 1 приведены данные по влиянию продолжительности МА НК на характеристики геополимеров на его основе. С увеличением продолжительности МА от 30 до 270 сек на фоне увеличения удельной поверхности по данным рентгенофазового анализа (не приведены) происходит снижение интенсивности и уширение пиков нефелина. В результате за счет накопления избыточной энергии реакционная способность НК при геополимерном синтезе возрастает. При близких значениях отношения В/Т прочность геополимеров монотонно повышается для всех сроков твердения. В возрасте 360 сут Rсж для времени МА 270 сек по сравнению с аналогичной величиной для 30 сек увеличивается более чем в 3 раза.
Таблица 1. Влияние продолжительности МА НК в воздушной среде на прочность при сжатии (Rex) геополимеров на основе НК, твердеющих во влажных условиях при температуре 20-22 оС. (ЖС: модуль 1,5, Na20 - 3.0 мас.%)
Время МА, сек. Sm, м2/кг В/Т Rсж. через...,сут., МПа
7 28 180 360
30 300 0,20 0,9 1,1 1,4 1,5
60 431 0,20 1,4 1,6 2,5 2,9
120 608 0,21 2,2 2,3 3,1 3,9
270 986 0,22 2,3 2,5 4,9 4,9
Добавка шлака к НК приводит к увеличению прочности (таблица 2).
Если для образца, не содержащего шлак, прочность при сжатии ^сж) к 360 суткам составляет 4,9 МПа, то для образца с соотношением НК : шлак 7 : 3 соответствующее значение Rсж равно 21,9 МПа, т.е. в 4,7 раза больше. Преимущество углекислого газа как среды МА отчетливо проявляется для дальних сроков твердения (180 и 360 сут) композиций НК-шлак, хотя на ранних стадиях твердения (до 28 сут) такое преимущество отсутствует.
Были изучены также вяжущие свойства этой геополимерной композиции при твердении в воде. Оценку водостойкости определяли по отношению Rсж образцов водного твердения к прочности образцов, твердеющих во влажных условиях (влажность 95-100 %, температура 2022 °С) в течение 28 сут (Кр28). Найдено, что для образцов на основе 100 % НК коэффициент Кр28 составляет только 0,48-0,60, что указывает на необходимость придания материалу водостойкости. Установлено, что добавление
шлака к НК в количестве 1-3 мас.% приводит к увеличению Кр28 с 0,60 до 0,77. С увеличением количества шлака в композиции (5 мас. % и более) Кр28 повышается до 0,85-0,91.
Таблица 2. Влияние количества шлака в композиции НК - шлак на прочность при сжатии ^сж) материала, твердеющего во влажных условиях при температуре 20-22 оС (время МА - 270 сек;
ЖС: модуль 1,59, Na2О - 2,68 мас.%)
Таблица 3. Влияние модуля ЖС и количества ^Ю на прочность при сжатии геополимеров на основе механоактивированных нефелиновых хвостов (МА в течение 270 сек в воздушной среде; термообработка и последующее твердение на воздухе при относительной влажности 60-70 %)
Модуль, т Rсж, через....сут, МПа
1(2) 7 28 180
2 % Ыа2<Э
Состав, мас.% Зуд, м2/кг В/Т R ж, через .. сут, МПа 0 2,5 5,1 8,2 8,0
НК шлак 7 28 180 360 1,22 3,1 6,3 10,2 9,9
Среда МА - СО2 2,34 20,0 43,4 58,4 66,7
100 - 986 0,22 2,3 2,5 4,9 4,9 2,77 11,5 13,0 13,9 2,6
99 1 983 0,30 2,4 2,7 5,8 6,5 3 % Ыа20
97 3 975 0,28 3,3 3,5 7,2 7,0 0 2,8 5,4 15,9 16,3
95 5 858 0,28 4,2 5,3 9,7 11,6 1,22 2,9 5,6 16,2 16,5
90 10 959 0,27 5,7 9,2 14,0 17,2 2,34 12,1 37,8 41,5 45,8
80 20 н.опр. 0,25 9,2 15,5 16,0 18,6 2,77 19,5 30,8 34,2 35,4
70 30 н.опр. 0,24 13,2 18,5 21,1 21,9 4 % Ыа20
Среда МА - воздух 2,77 12,5 32,4 38,4 39,4
99 1 1016 0,30 2,7 3,7 5,7 6,7 2,34 18,2 27,2 34,3 32,6
97 3 1007 0,28 3,2 4,2 7,1 7,7 5 % Ыа20
95 5 1022 0,28 3,9 5,6 7,6 9,8 0 1,9 3,6 4,7 6,3
90 10 996 0,27 5,7 7,4 9,4 11,5 1,22 8,1 21,9 40,9 43,3
2. Геополимеры на основе нефелинсодержащих хвостов обогащения.
Другим видом нефелинсодержащего сырья, пригодного для синтеза геополимерных материалов, являются хвосты обогащения апатито-нефелиновых руд комбината «Апатит» (хвосты АНОФ-2). Содержание нефелина в хвостах примерно в 1,5 раза меньше, чем в НК. Хвосты и НК различаются между собой также по содержанию апатита (и, соответственно, по содержанию Р205). В НК содержание Р205 на уровне сотых долей процента, в хвостах АНОФ-2 - 1,48 мас.%.
МА хвостов АНОФ-2 (без добавления шлака) проводили в течение 270 сек в воздушной среде. Полученный тонкомолотый материал смешивали с ЖС или раствором гидроксида натрия до получения теста пластичной консистенции. Для нахождения оптимального сочетания модуля жидкого стекла и его количества в смеси с механо-активированными хвостами эксперименты проводили по следующей схеме: фиксировали количество жидкого стекла в составе смеси (от 2 до 10 % Ыа2О по отношению к массе хвостов) и для каждого фиксированного значения готовили образцы на жидком стекле различной модульности - от т = 0 (ЫаОИ) до т = 2,77. Изготовленные образцы выдерживали в течение суток на воздухе, затем подвергали термообработке в сушильном шкафу при 80 °С в течение 6 ч с последующим твердением на воздухе при относительной влажности 60-70 %. Ряд образцов твердел на воздухе при различной влажности без термической обработки.
Результаты подбора модуля жидкого стекла и количества Ыа20 при изготовлении геополимерного материала с применением термообработки представлены в таблице 3. Согласно полученным данным наилучшие результаты по прочности дают составы, содержащие 2-3 % Ыа20 (по отношению к массе нефелиновых хвостов в составе геополимера) при модуле 2,34. Гидроксид натрия менее эффективен при активизации нефелиновых хвостов, чем жидкое стекло. При использовании этого щелочного активизатора удалось получить образцы с прочностью при сжатии 16,3 МПа (3 % Ыа2О, выдержка 180 сут), что существенно ниже прочностей, получаемых на жидком стекле.
10 % Ыа20
1,22
0,5
0,5
0,7
0,5
1,0
1,6
1,9
В таблице 4 приведены данные по влиянию модуля щелочного агента на прочность образцов на основе нефелиновых хвостов в условиях влажного и воздушного твердения без применения термообработки.
Таблица 4. Влияние модуля ЖС на прочность при сжатии геополимеров на основе механоактивированных нефелиновых хвостов (МА в течение 270 сек в воздушной среде; ЖС: Na2O - 3%;
твердение при температуре 20-22 оС; В/Т = 0,30)
Модуль, т
Sуд, м2/кг
Rсж, через....сут, МПа
Твердение на воздухе - влажность 95-100%
7 28
ЫаОИ (0) 1250 0.5 0.8
1,22 « 7,8 8,6
2,04 « 8,1 8,6
2,34 « 14,9 15,1
Твердение на воздухе - влажность 60-70%
7 28
ЫаОИ (0) 1246 2,3 3,4
1,22 « 14,1 15,4
2,04 « 9,2 10,3
2,34 « 24,3 46,2
2,77 « 61,8 82,7
Из данных таблицы 4 следует, что при влажном и воздушном твердении с увеличением модуля ЖС растет прочность образцов, причем при воздушном твердении эта тенденция выражена отчетливее. Следовательно, из двух условий твердения предпочтительнее воздушное. Прочность образцов в 28 сут возрасте достигает 15 МПа и 83 МПа при влажном и воздушном твердении соответственно.
0
Также исследованы механоактивированные композиции на основе хвостов АНОФ-2 и шлака. Содержание хвостов в композиции варьировали от 20 до 100 мас.%. В качестве щелочного агента использовали ЖС (т = 1,59, Na2O - 3,5 %), условия твердения - влажные. С учетом полученных ранее результатов (таблица 2) композицию хвосты-шлак предварительно совместно механоактивировали в СО2.
Таблица 5. Влияние состава композиции нефелинсодержащие хвосты - шлак на прочность при сжатии (Rсж) материала, твердеющего во влажных условиях при температуре 20-22 оС (МА в СО2 в течение 270 сек; ЖС: модуль 1,59, Na2О - 3,5 мас.%)
Состав, мас.% Буд, м2/кг В/Т Rсж, МПа, через ... сут
Хвосты АНОФ-2 Шлак 7 28 180 360
20 80 801 0,23 68,5 71,1 72,1 74,9
30 70 714 0,23 58,4 68,2 68,9 71,4
50 50 660 0,23 50,4 52,4 53,4 56,9
80 20 1086 0,23 30,2 26,8 33,4 38,8
100 - 1470 0,23 10,7 15,9 16,6 -
С увеличением количества хвостов в композиции Rсж падает, однако, остается достаточно высокой (таблица 5). Так, например, при «разбавлении» шлака хвостами наполовину прочность при сжатии составляет ~ 50 МПа, а для композиции состава (20 % шлак + 80 % хвосты) - около 30 МПа.
Характеристики полученных геополимеров позволяют рекомендовать их для проведения необходимых испытаний с целью использования в строительстве.
3. Моделирование взаимодействия щелочного
активизатора и нефелинсодержащего сырья.
При изучении влияния природы исходного сырья, количества активизатора, а также условий твердения на физико-механические свойства геополимеров, одним из ключевых является вопрос прогнозирования состава алюмосиликатного гидрогеля, формирующегося в результате растворения минеральных компонентов. Одним из методов решения этой задачи является термодинамическое моделирование. В данной работе моделирование проводилось использованием программного комплекса «Селектор» методом минимизации потенциала Гиббса [9]. При этом использован алгоритм расчета необратимой эволюции геохимических систем, где в качестве независимой координаты взята величина £ = -lgn (n - доля прореагировавшего (растворившегося) минерала или минералов, т.е. степень протекания реакции в системе).
В состав базовой модели мультисистемы включено 24 независимых компонента (Al-B-Br-Ar-He-Ne-C-Ca-Cl-F-K-Mg-Mn-N-Na-P-S-Si-Sr-Cu-Zn-H-O-e), 872 зависимых компонента, в том числе, в водном растворе - 295, в газовой фазе - 76, твердых фаз - 390.
На рисунке приведены вычисленные содержание кремния и алюминия в жидкой фазе при взаимодействии НК с водой, 2 М и 10 М растворами NaOH при 25 °С в зависимости от степени растворения НК. При моделировании предполагалось, что все минералы в составе НК растворяются с одинаковой скоростью, и система находится в контакте с атмосферой при нормальном давлении. Соотношение массы НК и объема раствора соответствовало данным эксперимента. Из данных, приведенных на рисунке, следует, что, как и ожидалось, по сравнению с водным выщелачиванием при обработке НК растворами NaOH переход кремния и алюминия в
Р
Рисунок. Расчетные концентрации кремния (слева) и алюминия (справа) в жидкой фазе при взаимодействии НК с водой, 2 М и 10 М растворами NaOH при 25оС в зависимости от степени растворения НК (£).
В случае растворения НК в воде низкие значения концентраций кремния и алюминия связаны с выпадением в твердую фазу малорастворимых гидрати-рованных алюмосиликатов. Следует отметить, что по сравнению с 2 М раствором NaOH увеличение концентрации щелочи в 5 раз не приводит к ощутимому росту концентрации Si и Al в растворе. Сопоставление результатов расчета и данных эксперимента проводили следующим образом. По аналитическим концентрациям кремния и алюминия в фильтрате после взаимодействия НК с раствором NaOH и их содержанию в концентрате оценивали степень растворения. При этом методами рентге-нофазового и кристаллооптического анализов остатков НК после выщелачивания было установлено, что новых
твердых фаз при взаимодействии со щелочью не образуется. Для 2 М и 10 М растворов NaOH как по кремнию, так и по алюминию экспериментальная степень растворения находилась в пределах 10-15 %, что соответствует £ = 1. Концентрации кремния при растворении в 2 М и 10 М растворах NaOH по данным анализа составили 645+30 и 660+30, а алюминия - 410+20 и 497+25 мг/л соответственно. Эти результаты достаточно хорошо согласуются с расчетом (рисунок). Как для 2 М, так и для 10 М растворов щелочи при £ = 1 вычисленные концентрации кремния и алюминия находятся в интервалах 520530 и 420-430 мг/л соответственно. Это свидетельствует об адекватности использованной термодинамической модели и ее перспективности для прогнозирования взаимодействия щелочных активизаторов и минеральных компонентов при геополимерном синтезе.
Выводы
Разработаны составы геополимеров на основе механоактивированных в атмосфере углекислого газа композиций нефелиновый концентрат-магнезиально-же-лезистый шлак и нефелинсодержащие хвосты обогаще-ния-магнезиально-железистый шлак с использованием в качестве затворителя жидкого стекла. Синтезированные геополимеры являются гидравлическими вяжущими. Прочность при сжатии геополимерной композиции нефелиновый концентрат-шлак при влажном твердении без термообработки в возрасте 360 сут достигает 20-22 МПа (модуль жидкого стекла - 1,59, содержание Na2О - 2,68 мас.%). Для аналогичной композиции нефелинсодержащие хвосты-шлак максимальная прочность при сжатии составила 7075 МПа (модуль жидкого стекла - 1,59, содержание Na2О
- 3,5 мас.%).
Установлена принципиальная возможность получения геополимерного материала, обладающего достаточно высокой механической прочностью, на основе механоакти-вированных в воздушной среде хвостов обогащения апати-то-нефелиновых руд и жидкого стекла без добавления шлака. Полученный материал является вяжущим воздушного твердения, прочность при сжатии достигает 80 МПа (28 сут). Наилучшие результаты по прочности соответствуют модулю жидкого стекла 2,34 в случае применения термообработки и 2,77 - без применения термообработки (содержание Na2О
- 2-3 мас. %). Представленные в статье данные являются предпосылкой для дальнейшего проведения необходимых испытаний с целью использования изученных геополимерных композиций в качестве строительных материалов.
Показана перспективность применения термодинамической модели, реализованной на основе программного комплекса «Селектор», для прогнозирования взаимодействия щелочного активизатора и нефелинсодержащего сырья при геополимерном синтезе.
Авторы благодарят Серову Е.С. за помощь в проведении экспериментов. Работа выполнена при финансовой поддержке от ФГБУ «Российский фонд фундамен-
тальных исследований» и Правительства Мурманской области, проект № 14-03-98801 р_север_а.
Литература
1. Глуховский В.Д., Кривенко П.В., Старчук В.Н., Пашков И.А., Чиркова В.В. Шлакощелочные бетоны на мелкозернистых заполнителях / Под ред. В.Д. Глуховско-го. Киев: Вища Школа, 1981. 224 с.
2. Davidovits J. Geopolymers: inorganic polymeric new materials // J. Therm. Anal. 1991. V. 37. P. 1633-1656.
3. Корнеев В.И., Брыков А.С. Перспективы развития общестроительных вяжущих веществ. Геополимеры и их отличительные особенности // Цемент. 2010. № 2. С. 51-55.
4. Гуревич Б.И. Вяжущие вещества из техногенного сырья Кольского полуострова. Апатиты: Изд. Кольского НЦ РАН, 1996. 179 с.
5. Alkali Activated Materials: State-of-the-Art Report, RILEM TC 224-AAM. V. 13. / Provis J.L., van De-venter J.S.J. (Eds.) Dordrecht: Springer Netherlands, 2014. 388 р.
6. Гуревич Б.И., Калинкин А.М., Калинкина Е.В., Мазухина С.И., Тюкавкина В.В. Геополимерное вяжущее на основе механоактивированных композиций магнези-ально-железистого шлака и нефелина // Перспективные материалы. 2015. № 3. С. 63-71.
7. Калинкин А.М., Гуревич Б.И., Пахомовский Я.А. [и др.] Механохимическая активация магнезиаль-но-железистых шлаков в среде углекислого газа и их свойства // Журн. прикл. химии. 2009. Т. 82. № 8. С. 12511255.
8. Kalinkin A.M., Kumar S., Gurevich B.I., Alex T.C., Kalinkina E.V., Tyukavkina V.V., Kalinnikov V.T., Kumar R. Geopolymerisation behavior of Cu-Ni slag mechanically activated in air and in CO2 atmosphere // Int. J. of Mineral Processing. 2012. V. 112-113. P. 101-106.
9. Чудненко К.В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения. Новосибирск: Гео, 2010. 287 c.
