CC BY
49
© Р.Г. Мелконян, 2015
УДК 666.1 + 622: 502.7 Р.Г. Мелконян
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ СТЕКЛА И ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОКРИСГАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Рассмотрено вторичное сырье горнопромышленного комплекса Мурманской области, перспективное для производства стекол и стекло-кристаллических материалов: вскрышные породы медно-никелевых месторождений Печенги, Ковдорского месторождения комплексных руд, Ковдорского флогопитового месторождения, попутные концентраты переработки апатит-нефелиновых, редкометальных и эвдиали-товых руд. Предложены составы декоративных стекол с авантюриновым эффектом и термостойких кислотостойких черных стекол на основе горнопромышленных отходов без использования первичного сырья, декоративных многоцветных материалов.
Ключевые слова: месторождение, нерудное сырье, топливные шлаки, горнопромышленный комплекс.
Развиваемая концепция устойчивого развития техносферы предусматривает, в частности, решение экологических проблем путем использования отходов горнопромышленного комплекса (ГПК). Использование вторичного сырья в строительной отрасли позволяет заметно снизить нагрузку на окружающую среду как путем переработки отходов из существующих хранилищ, так и существенного сокращения объема специальных разработок месторождений нерудного сырья.
Объем складируемых отходов ГПК соизмерим с потребностью промышленности строительных материалов в минеральном сырье. Однако в настоящее время используется лишь 5-8 % отходов. Анализ причин столь низкого вовлечения вторичного сырья в переработку был проведен в работах [1, 2]. Показано, что более 90 % его существенно отличается от традиционного по минеральному и химическому составу, физико-химическим и технологическим свойствам.
Совместно с коллективом исследователей ИХТРЭМС Кольского научного центра РАН под руководством В.Н. Макарова на основе мониторинга отходов ГПК Мурманской области и выявленной природной и техногенной неоднородности их состава и свойств разработано физико-химическое обоснование возможности сокращения антропогенной нагрузки на окружающую среду путем переработки отходов в стекла и стеклокристаллические материалы. В первую очередь были установлены причины, сдерживающие переработку вторичного сырья - присутствие минералов-примесей, не свойственных традиционному, непостоянство состава и свойств [1, 2].
Дано математическое обоснование видов неоднородности вторичного сырья, которая классифицирована как природная и техногенная. Масштабы ее проявления определяются уровнями (формаций, месторождений, отдельных залежей и в пределах одного и того же минерала). В исследованиях [3, 4] предложены пути устранения неоднородности состава и свойств вторичного сырья.
Опыт успешного применения горных пород и отходов ГПК в качестве сырьевых компонентов при производстве стекла и строительных материалов подробно рассмотрен в монографии проф. Р.Г. Мелконяна [5]. Проводимые в этой области работы условно подразделены на четыре направления:
— использование доменных и других металлургических и топливных шлаков для производства стекла и шлакоситаллов [6 и др.];
— использование первичного и вторичного стеклобоя для получения декоративно-облицовочных плит [7 и др.];
— использование горных пород и другого недефицитного минерального сырья для получения стекловидных и стек-локристаллических материалов [8 и др.];
— использование отходов химических и других производств для получения стекла и ситаллов.
В БелгТАСМ коллективом под руководством Н.И. проф. Минько Н.И. научно обоснована возможность использования отходов ГПК предприятий региона Курской магнитной
аномалии для получения марблита, ситалла и каменного литья [9-13].
Развивается и совершенствуется технология каменного литья. В этом направлении необходимо отметить работы, выполненные в Институте геологии Карельского научного центра РАН Г.А. Лебедевой с сотрудниками [14 и др.].
Проф. Р.Г. Мелконяном с сотрудниками исследовательской лаборатории Ленинского стекольного завода (1980 -1986 г.г.) была обоснована возможность получения целой гаммы строительных материалов на основе каназитового сырья, в частности, пеностекло, пеноматериалы, ситаллы и др.
Разработаны и получены новые декоративно-облицовочные материалы широкой гаммы цветов без применения красителей на основе различных видов отходов производства: цветных стекол, глушеного стекла, вспученного перлита, пеностекла, металлургических шлаков, керамзита, хромсодержащих осадков, образующихся при очистке сточных вод гальванического производств [15-21].
Некоторые искусственные и техногенные силикатные стекла рассматриваются как ювелирно-поделочное и декоративное сырье.
С.С. Потаповым и В.А. Наумовым описаны тенгизит -стекловатый материал, образованный в очаге нефтяного пожара, опалесцит и стеклоагат из шлаковых отвалов предприятий черной металлургии Уральского региона, индигофорсте-рит - частично раскристаллизованный материал из кристаллов форстерита в матрице силикатного стекла, являющийся шлаком производства феррохрома на ряде заводов Челябинской области [22].
Принципы получения стекол и стеклокристалличе-ских материалов
Отметим вначале характерные черты вторичного сырья, которые играют решающую роль в производстве стекла, но мало влияют на процесс переработки отходов ГПК в другие строительные материалы. Как известно, промышленные стекла характеризуются низким и крайне низким содержанием красящих оксидов [5].
Так, содержания наиболее распространенных хромофо-
ров - оксидов железа в минеральном сырье для производства высокосортного стекла ограничивается в масс. %: 0.012-0.025, оксида хрома - 0.001, диоксида титана - 0.05-0.10. В подавляющем большинстве отходов ГПК содержания, по крайней мере, оксидов железа выше в десятки раз. Существующие промышленные стекла характеризуются высокими содержаниями щелочей при относительно небольших содержаниях глинозема, в то время как в составе отходов ГПК щелочные металлы, за редким исключением (щелочные пироксены) входят в состав алюмосиликатов, в которых отношение И20:Д1203 близко 1:1. Следовательно, вовлечение в стекольное производство отходов ГПК требует разработки новых составов стекол.
Как показано в ряде работ, наиболее благоприятным сырьем для специальных стекол, высококачественного минерального волокна и стеклокристаллических материалов, являются составы близкие пироксенам [23].
Более кислые составы характеризуются высокой вязкостью расплава, тогда как более основные обладают повышенной склонностью к кристаллизации, характеризуются меньшей кислотостойкостью, а иногда и водостойкостью. В связи с этим в качестве возможного сырья для таких материалов могут рассматриваться следующие отходы ГПК на территории Мурманской области:
— вскрышные породы медно-никелевых месторождений основного и ультраосновного состава: пироксениты, перидотиты, габбро, габбронориты, нориты, диабазы и их мета-морфизованные аналоги;
— вскрышные породы Ковдорского месторождения комплексных руд, в первую очередь, пироксениты и, в меньшей мере, ийолиты и фениты;
— вскрышные породы Ковдорского флогопитового месторождения: мелилититы, турьяиты и метасоматические породы диопсид-мелилитового состава;
— концентраты пироксенового состава, попутное производство которых может быть организовано при переработке апатит-нефелиновых, редкометальных и эвдиалитовых руд.
В качестве компонента сырья могут использоваться кар-бонатиты (вскрышные породы Ковдорского месторождения
комплексных руд). Это сырье особенно интересно в связи с тем, что содержит в своем составе примесь апатита, которая, по нашим данным, может вызывать процесс ликвации, необходимый при производстве многоцветных силикатных стекол.
Результаты многолетних исследований, а также анализ литературных источников позволил определить основные принципы получения высококачественных декоративных стекол и стеклокристаллических материалов [23].
Необходимо соблюдение, как минимум, трех условий:
— при температуре выработки стекломасса должна состоять не менее чем из двух несмешивающихся расплавов. При этом не имеет принципиального значения природа самих жидкостей и механизм из образования;
— сосуществующие жидкие фазы по-разному концентрируют оксиды-хромофоры, либо обладают различной кристаллизационной способностью, вследствие чего при остывании или при отжиге они приобретают различную окраску. В первом случае получаются декоративные стекла, во втором - стеклокристаллические материалы;
— разные по составу фазы в расплавленном и в твердом состоянии должны иметь близкие свойства. Наиболее важное из них - величины коэффициентов линейного термического расширения. Если различия этих параметров для двух соседних слоев превышают 5 %, то в слоях с большим его значением возникают растягивающие напряжения. Вследствие этого, даже при безукоризненном соблюдении технологического режима отжига напряжения в изделии могут достигать критической величины, что приводит к образованию трещин. Большие различия вязкости могут осложнить процесс варки и выработки. При значительной, более чем на полпорядка, разнице вязкости сосуществующих жидких фаз не удается достичь оптимальных значений этого параметра для обоих расплавов. Это же затрудняет получение изделий сложной формы.
Различия более чем на 15-20 % в величинах поверхностного натяжения также могут отрицательно сказаться на процессе выработки стекла. Важную роль играет и плотность
расплавов. При близких значениях плотности не наблюдается расслоение жидкости и обе фазы равномерно распределяются в объеме. При этом не образуется рисунок, отражающий текстуру течения расплава.
При больших различиях плотности, особенно в печах большого объема, быстро происходит расслоение расплава и к концу варки стекломасса состоит из двух гомогенных слоев, более тяжелого внизу и более легкого вверху. В этой связи для разработки многоцветных декоративных стекол и стеклокристаллических материалов на основе отходов ГПК, пригодных для промышленного производства и обладающих высоким качеством, было необходимо, прежде всего, исследовать взаимосвязи состава и свойств расплава и стекол.
Для производства стекла и стеклокристаллических материалов первостепенное значение имеет температура полного плавления шихты. Если в составе стекломассы содержатся кристаллические фазы, в готовом продукте возникают локальные напряжения, ухудшается внешний вид готовых изделий и снижается их механическая прочность.
Появление кристаллической фазы приводит к значительному ухудшению свойств расплава, увеличению его вязкости. При производстве высокосортного минерального волокна это приводит к зарастанию фильер. Присутствие кристаллической фазы в стекловолокне увеличивает его ломкость и снижает долговечность.
Отрицательное влияние изменений состава шихты, обусловленных неоднородностью сырья требует оперативного управление технологическим процессом. Для этого необходимо знание степени влияния изменения минерального и химического состава сырья на температуру полного плавления и количество жидкой фазы при заданной температуре.
С этой целью для ряда систем, наиболее характерных для отходов ГПК, которые могут быть сырьем для стекла и стеклокристаллических материалов, при участии О.В. Суворовой и И.В. Макаровой были разработаны математические модели поверхностей ликвидуса. Изучены следующие системы: кварц - пироксены - полевые шпаты, пироксены - полевые шпаты и пироксены - полевые шпаты - оливины.
Разработаны программы для персональных компьютеров для корректировки химического состава сырья и технологических параметров ведения процесса (варки, выработки и
др.) [3, 24].
С целью определения влияния нестабильности минерального и химического состава отходов ГПК, перерабатываемых в стекло и стекломатериалы, на вязкость расплава была проведена статистическая обработка заимствованных из литературных источников и полученных авторами результатов экспериментального определения вязкости силикатных расплавов пород базальтового состава [3, 24-28].
В обшей сложности учтено более 1000 аналитических данных. В пределах многокомпонентной системы альбит NaAlSi3O8 (Alb) - анортит CaAl2Si2O8 (An) - пентаоксодиси-ликат натрия Na2Si2O5 (Ns) - волластонит CaSiO3 (W) - фер-росилит FeSiO3 (Fs) - энстатит MgSiO3 (En) - минералы кремнезема (кварц, тридимит, кристобалит) SiO2 (Q) зависимости величины логарифма вязкости от температуры и состава аппроксимируются уравнением:
lgn = -11.115 + 1.805 104/Г + 0.044Д^/104 -- 0.003Д Опр./Ю3 + 0.060-An + 0.045 ^пр. + 0.0 Fsnp. + + 0.025.^пр. + 0.0620^7100 — 0.002^, где ^пр = W + 1.04 En + 1.02Di + 0.46Ged; FsПр = Fs + + 0.54.Ged; 0пр = Q + (0.91Alb); T - температура расплава, K; Д1 - разность между температурой расплава и температурой ликвидуса; tL - температура ликвидуса, oC; Q, An, W, En, Di, Ged, Alb - содержания соответственно нормативных кварца, анортита, волластонита, энстатита, диопсида, геден-бергита, альбита, в масс. %.
Коэффициент множественной корреляции R = 0.978, F = = 1835.3.
Проанализированы изменения кислото-, водо- и шелоче-стойкости стекол в системах альбит - диопсид, ортоклаз -диопсид, кварц - альбит - диопсид, кварц - ортоклаз - диоп-сид, альбит - эгирин, ортоклаз - эгирин [29].
Установлено, что составы с преобладанием диопсида характеризуются удовлетворительной шелочестойкостью и во-
достойкостью, но низкой кислотостойкостью. Составы с преобладанием полевых шпатов характеризуются высокой водо- и кислотостойкостью и удовлетворительной щелоче-стойкостью. Наконец, составы с эгирином характеризуются высокой кислото-, водо- и щелочестойкостью во всем исследованном диапазоне. Небольшие примеси кварца повышают вязкость расплава, но положительно сказываются на водо- и кислотостойкости. Щелочестойкость при этом меняется незначительно.
Исследованы плавкость и процессы ликвации в системах альбит - диопсид - апатит, ортоклаз - диопсид - апатит, кварц - диопсид - апатит, кварц - альбит - диопсид - апатит, кварц - ортоклаз - диопсид - апатит [30-33].
Установлено, что во всех этих системах наблюдается процесс ликвации.
При этом, чем выше содержания кварца или полевых шпатов в шихте, тем более низкие содержания апатита могут инициировать этот процесс. Характерно, что при равных соотношениях диопсида и полевых шпатов в составах с калиевыми разностями этих минералов ликвация начинается при заметно меньших содержаниях апатита, чем в составах с натриевыми разностями. Минимальные количества апатита ( в масс. % сверх 100), инициирующие процесс ликвации, могут быть рассчитаны по уравнению:
у -1275__100:^_
' 8.56 • 10-11 - 0.947 • 10-8х+3.028 • 10-5 х2 + 0.0778х3 ' где У - предельная концентрация апатита (в масс. %) сверх 100; х - эквивалентное значение содержания кварца (в масс. %); х = (0.0315 х! + 0.000902 х/ +0.00273 х^ + + 0.175 х3 + х4 ) / 100;
где хI, х2, х3,, х4 - содержания в расплаве нормативных альбита, анортита, ортоклаза и кварца (в масс. %).
Некоторые примеры стекол и стеклокристалличе-ских материалов, полученных из отходов ГПК
Термостойкое и химически стойкое черное стекло. Разработаны составы черных стекол из побочных продуктов ГПК - эгириновых концентратов, кварца и карбонатитов
[34]. Стекла обладают высокой водо- щелоче- и кислотостой-костью, высокой термостойкостью и величиной коэффициента линейного термического расширения, близкой аналогичному параметру керамических изделий. В качестве основного компонента шихты использованы черновые эгири-новые концентраты из апатит-нефелиновых руд ОАО «Апатит» и из эвдиалитовых руд, полученные в опытном цехе Горного института Кольского научного центра РАН. Для обеспечения глубокой черной окраски и во избежание появления бурого оттенка при отжиге в состав стекла вводили небольшое количество Р205 в виде апатита. Для повышения кислотостойкости в состав шихты вводили кремнезем в виде кварца. Для снижения температуры полного плавления - оксиды кальция и магния в виде карбонатита. Основные свойства стекла: плотность 2.69-2.81 г/см3, кислотостойкость 99.4-99.7 %, щелочестойкость 98.4-98.7 %, водостойкость I гидролитический класс, микротвердость 660-780 кг/мм2, коэффициент линейного термического расширения 64-7910-7 оС-1, термостойкость 140 оС.
Декоративные одноцветные материалы на основе пироксенов и полевых шпатов.
Зеленое стекло с авантюриновым эффектом. Комплекс исследований был направлен на расширение минерально-сырьевой базы производства авантюринового стекла за счет использования отходов ГПК и побочных продуктов горнодобывающей промышленности, снижение температуры варки авантюринового стекла без ухудшения декоративных качеств и технических характеристик и снижение расходов Сг2О3. В качестве сырьевых компонентов для его производства использованы плагиопегматит, являющийся отходом добычи и обогащения керамических пегматитов, сфеновый концентрат, являющийся побочным продуктом обогащения апатит-нефелиновых руд и кальцитовый карбонатит, являющийся отходом добычи комплексных руд. Кроме того, в состав шихты вводили 1.65-1.95 в масс. % Сг2О3 в виде оксида или бихромата калия. Для улучшения технологических свойств стекломассы добавляли 0.37-2.16 в масс. % В203 в виде буры.
Материал обладает хорошими механическими характеристиками, высокой щелоче — и кислотостойкостью [35]. Основные его свойства следующие: прочность при изгибе 50.1 МПа, плотность 2.73-2.72 г/см3, микротвердость 714729 кг/мм2, водостойкость I гидролитический класс, коэффициент линейного термического расширения 70.5-74.5107 оС-1, термостойкость 150 °С.
Матовые и опалесцирующие стекла. Основываясь на закономерностях, охарактеризованных в предыдущем разделе статьи, разработаны составы и технологические параметры получения химически стойких матовых и опалесцирую-щих стекол, в которых соответствующий оптический эффект достигается за счет процессов ликвации и, отчасти, кристаллизации при отжиге [36]. Сырьем для производства таких материалов могут служить керамические пегматиты, апатитовый концентрат, кварц, доломит или карбонатит. Вместо керамических пегматитов может использоваться нефелиновый концентрат. Для улучшения технологических свойств стекломассы вводили до 2.0 в масс. % В203 в виде буры. Материал обладает хорошими механическими характеристиками, высокой щелоче- и кислотостойкостью [37]. Основные его свойства следующие: прочность при изгибе 49.7.МПа, плотность 2.6 г/см3, микротвердость 644 кг/мм2, водостойкость I гидролитический класс, коэффициент линейного термического расширения 74.0.10-7 оС-1, термостойкость 100 оС.
Многоцветные декоративные стекла и стеклокри-сталлические материалы в фосфорсодержащих системах.
Сотрудниками Кольского научного центра РАН разработаны декоративные стекла и стеклокристаллические материалы с использованием в качестве оксида, инициирующего ликвацию, Р2О5 [30, 38].
В качестве сырья для этих материалов использованы преимущественно отходы ГПК: плагиопегматит - побочный продукт обогащения керамических пегматитов, карбонатиты -вскрышные породы Ковдорского месторождения комплексных руд, доломит - отсевы производства декоративного
щебня, нефелиновый концентрат и кварц. Из первичного сырья использовали необогащенные керамические пегматиты и буру. В зависимости от содержания Р205 материал состоит из опалесцирующих, матовых или глушеных полос, имеющих белую, светло-голубую окраску, богатые железом зоны приобретают различной интенсивности синюю окраску.
Интенсивность глушения и окраски зависит также от температуры и длительности отжига. При относительно низкой температуре процесс кристаллизации протекает медленно и в составе материала роль кристаллической фазы невелика. Окраска в этом случае темных тонов и насыщенная. При более высокой температуре отжига роль кристаллической фазы возрастает и параллельно снижается интенсивность и насыщенность окраски.
При определенной температуре отжига может быть получен полностью кристаллизовавшийся материал, окрашенный в светлые голубоватые и желтоватые тона различной интенсивности. Основные свойства материала следующие: прочность при изгибе 40.9 МПа, плотность 2.83 г/см3, микротвердость 715 кг/мм2, водостойкость II гидролитический класс, коэффициент линейного термического расширения 7.4510-7оС-1, термостойкость 140 °С.
Заключение
Рассмотрено вторичное сырье - отходы ГПК, перспективное для производства стекол и стеклокристаллических материалов:
— вскрышные породы медно-никелевых месторождений Кольского полуострова основного и ультраосновного состава: пироксениты, перидотиты, габбро, габбронориты, нори-ты, диабазы и их метаморфизованные аналоги;
— вскрышные породы Ковдорского месторождения комплексных руд: пироксениты, ийолиты, фениты и карбонати-ты;
— вскрышные породы Ковдорского флогопитового месторождения: мелилититы, турьяиты и метасоматические породы диопсид-мелилитового состава;
— концентраты пироксенового состава, попутное производство которых может быть организовано при переработке
апатит-нефелиновых, редкометальных и эвдиалитовых руд.
Определены основные условия, необходимые для получения высококачественных многоцветных декоративных стекол и стеклокристаллических материалов.
Разработаны и защищены авторскими свидетельствами составы декоративных стекол с авантюриновым эффектом и термостойких кислотостойких черных стекол на основе горнопромышленных отходов без использования первичного сырья для производства декоративно - облицовочных многоцветных плит путем спекания на 2-х ярусной туннельной щелевой печи б. Ленинского стекольного завода (г. Москва). 20 октября 2014 г.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Макаров В.Н. Горнопромышленные отходы и вопросы их утилизации // Химия и технология переработки комплексного сырья. Апатиты: КНЦ РАН, 1996. С.22-26.
2. Макаров В.Н. Экологические проблемы утилизации горнопромышленных отходов. Апатиты: КНЦ РАН, 1998. 4.1. 132 с. 4.2. 146 с.
3. Калинников В.Т., Макаров В.Н., Суворова О.В., Макарова И.В. Математическое описание некоторых свойств расплавов базальтового состава. Апатиты: КНЦ РАН, 1998. 105 с.
4. Калинников В.Т., Макаров В.Н., Суворова О.В., Макарова И.В., Скиба В.И. Математическое описание зависимости вязкости от состава и температуры сульфидсодержащего базальтоидного расплава // Доклады РАН. 1998. Т.362. №3. С.357-358.
5. Мелконян Р.Г. Аморфные горные породы и стекловарение. М.: НИА Природа, 2002. 266 с.
6. Голо зубов O.A., Кисиленко И. Г., Виноградова В. В, Гаврилов Е.И., Покровская Л.С. Облицовочные материалы на основе золовых отходов ТЭС // Стекло и керамика. 1992. №5. С.2-3.
7. Павлушкин Н.М., Белецкий Б.И., Орлова В.Ю., Мелконян Р.Г. Сычева Н.Г. Использование отходов стекла в производстве стеклокрем-незита // Экспресс-информация. Сер. 11. Использование отходов, попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий. Охрана окружающей среды. М.: ВНИИЭСМ, 1983. №10. С. 16-17.
8. А. с. СССР №1206264. Несущий слой декоративно облицовочного материала / Зеленина Ю.А., Козлов Г.Б., Очигава В.Ш., Мелконян Р.Г., Григорянц Д.М. 1986. Бюллетень. №3.
9. Минько Н.И. Возможность использования попутно добываемых пород бассейна Курской магнитной аномалии в качестве сырья для сте-
кольной промышленности // Тез. докл. II Всесоюз. совещания «Науч. — техн. прогресс в производстве стекла». М.: ВДНХ, 1983. С.72.
10. Минько Н.И., Жерновая Н.Ф. Стеклообразование и свойства стекол в системах Na2O-Fe2O3- SiO2 // Тезисы докладов II Всесоюзного совещания «Науч. — техн. прогресс в производстве стекла». М.: ВДНХ, 1983. С.176.
11. Минько Н.И., Жерновая Н.Ф., Лесовик Е.В. Строительные и тарные стекла на основе искусственных песков из кварцитопесчаников КМА // Стекло и керамика. 1989. №12. С.6-7.
12. Минько Н.И., Белоусов Ю.Л. Получение пеноматериалов на основе кристаллизирующихся стекол // Тез. докл. II Всесоюз. совещания «Науч. — техн. прогресс в производстве стекла». М.: ВДНХ, 1983. С.130.
13. А. с. СССР № 937370. Черное стекло / Минько Н.И., Белоусов Ю.Л., Чуйко К.Б., Жерновая Н.Ф. 1982. Бюллетень №23.
14. Лебедева Г.А., Озерова Г.П., Калинин Ю.К. Классификация пет-рургического сырья. Д.: Наука, 1979. 120 с.
15. А. С. СССР № 1100245. Способ приготовления декоративно-облицовочного материала (Перлитокремнезит) / Мелконян Р.Г., Сычева Н.Г., Козлов Г.Б., Смирнов А.Ф., Мельникова В.Н. 1984. Бюллетень №24.
16. А. С. СССР № 1100246. Способ изготовления декоративно-облицовочного материала (Пенокремнезит) / Зеленина Ю.А., Козлов Г.Б., Мелконян Р.Г., Газиян Д.М., Никитин А.А., Забелло Л.А. 1984. Бюл. №24.
17. А. С. СССР № 1100251. Стекло (Хромозит) / Галустян О.Г., Мелконян Р.Г., Чернуха Г.Н., Козлов Г.Б., Сыроватько Т.П., Тимонина Г.П., Тарасов Б.В., Артамонова Г.И., Яковлева Т.Н., Маркус А.А., Беликов М.П., Трошинкин И.И., Юрин О.А. 1984. Бюл. №24.
18. А. С. СССР № 1126550. Стекло (Хромозит) / Галустян О.Н., Мелконян Р.Г., Очигава В.Ш, Козлов Г.Б., Сыроватько Т.П., Тимонина Г.П., Артамонова Г.И., Чернуха Г.Н., Яковлева Т.Н. 1984. Бюллетень №47.
19. А. С. СССР № 1126550. Способ изготовления декоративно-облицовочного материала (Узорит) / Белецкий Б.И., Мелконян Р.Г. Очигава В.Ш., Павлушкин Н.М., Козлов Г.Б., Товбин Е.В., Сыроватько Т.П. Сычева Н.Т. Мельникова В.Г., Самуилов А.В., Алексеев А.А., Даниленко В.А. 1985. ДСП.
20. А. С. СССР № 1235851. Композиция для несущего слоя; декоративно-облицовочного материала (Шлакозит) / Мелконян Р.Г., Товбин Е.В., Сычева Н.Г., Мельникова В.Г., Сыроватько Т.П., Кормышева В.П., Лисичкина З.И. 1986. Бюллетень №21.
21. А. С. СССР № 1244117. Композиция для получения основного слоя декоративно-облицовочного материала (Стеклокерамзит) / Зеленина Ю.А., Очигава В.Ш., Мелконян Р.Г., Григорянц Д.М. 1986. Бюллетень №26.
22. Потапов С.С. Наумов В.А. Искусственные и техногенные силикатные стекла как ювелирно-поделочное и декоративное сырье // Про-
блемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти RH. Чирвинского. Пермь: ПГУ, 2006. Вып. 9. С.146-153.
23. Суворова О.Б. Использование горнопромышленных отходов для получения стекла и стеклокристаллических материалов. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Апатиты. 1998. 18 с.
24. Макарова И.Б. Научное обоснование использования отходов горнопромышленного комплекса в производстве силикатных материалов. Автореф. дисс. докт. техн. наук. г.Казань. 2005. 40 с.
25. Макаров Б.Н., Суворова О.Б. Влияние химического и минерального состава шихты на вязкость расплава базальтового состава // Журнал прикладной химии. 1997. Т.70. №9. С1417-1422.
26. Макаров Б.Н., Суворова О.Б. Влияние химического и минерального состава шихты на вязкость расплава базальтового состава // Журнал прикладной химии. 1997. Т.70. №9. С1417-1422.
27. Макаров Б.Н., Суворова О.Б., Макарова И.Б. Расчет вязкости расплавов в системе Na2O - CaO - SiO2 // Физика и химия стекла. 1998. T.24. №6. C.767-773.
28. Макаров Б.Н., Кулькова Н.М., Суворова О.Б., Макаров Д.Б. Зависимость вязкости расплава и стекол от температуры и состава в системе кварц - пентаоксодисиликат натрия - альбит - эгирин // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 2005. Т.48. №5. С.59-62.
29. Макаров Б.Н., Суворова О.Б. Изменение химической стойкости стекол в силикатных системах, содержаших диопсид // Стекло и керамика. 1997. №8. C.6-8.
30. Макаров Б.Н., Суворова О.Б., Кожина И.С., Кременецкая И.П. Состав несмешиваюшихся силикатных расплавов в системе с Р205 // Геохимия. 1997. №1. C'108-111'
31. Макаров Б.Н., Суворова О.Б. Растворимость апатита в силикатных расплавах, содержаших диопсид // Стекло и керамика. 1997. №2. C.18-20.
32. Макаров Б.Н., Суворова О.Б., Макарова И.Б., Скиба Б.И., Макаров Д.Б. Растворимость апатита в алюмосиликатных расплавах систем альбит-диопсид, анортит-диопсид и ортоклаз-диопсид // Физика и химия стекла. 2002. Т.28. №3. С.255-264.
33. Осауленко Р.Н., Репникова Е.А., Макаров Б.Н., Суворова О.Б. Рентгенографическое исследование структуры многокомпонентных стекол на основе горнопромышленных отходов // Кристаллография. 2004. Т.49. №4. С.649-654.
34. Патент РФ №2049746. Черное стекло / Макаров Б.Н., Локшин Э.П., Суворова О.Б. 1997. Бюллетень №36.
35. Патент РФ №2100301. Авантюриновое стекло / Макаров Б.Н., Суворова О.Б. 1997. Бюллетень №36.
36. Макаров Б.Н., Скиба Б.И., Макарова И.Б., Суворова О.Б., Макаров Д.Б. Декоративные стекла из вторичного сырья // Стекло и керамика. 1998. №8. C.22-24.
37. Патент РФ №2151751. Декоративное стекло / Макаров В.Н., Суворова О.В., Макаров Д.В., Скиба В.И., Макарова И.В. 2000. Бюллетень №18.
38. Макаров В.Н., Суворова О.В., Кожина И.С., Кременецкая И.П. Химический состав и свойства фосфатсодержащего декоративного стекла // Журнал прикладной химии. 1998. Т.71. №5. С.736-739.
39. Патент РФ №2101240. Декоративный стеклокристаллический материал / Макаров В.Н., Суворова О.В., Васильева Н.Я. 1998. Бюллетень №1. ГТ^тз
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Мелконян Рубен Гарегинович - доктор технических наук, профессор, академик РАЕН, [email protected], Горный институт НИТУ «МИСиС».
UDC 666.1 + 622: 502.7
POSSIBILITIES AND PERSPECTIVES OF UTILIZATION OF MINING WASTES FOR THE PRODUCTION OF GLASS AND GLASS-CRYSTALLINE MATERIALS.
Melkonyan R.G., Doctor of technical Sciences, Professor, academician of the Russian Academy of natural Sciences, [email protected], Mining Institute, National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia.
Studied mining wastes of Murmansk region which have been considered as perspective for the production of glass and glass-crystalline materials are: overburden rocks of copper nickel deposits, Kovdorsky deposit of complex ores, Kovdorsky phlogopite deposits, passing concentrates of processing of apatite-nepheline, rare metals and eudialyte ores. Have been suggested ingredients of ornamental glasses with aventurine effect and heat-and-acid resistant black glasses based on the mining waste without using the primary sources, ornamental colour glass and glass-crystalline materials.
Key words: mine, non-metallic raw materials, fuel and slag, mining complex.
REFERENCES
1. Makarov V.N. Gornopromyshlennye othody i voprosy ih utilizacii (Mining wastes and their disposal ) // Himija i tehnologija pererabotki kompleksnogo syr'ja. Apatity: KNC RAN, 1996. pp.22-26.
2. Makarov V.N. Jekologicheskie problemy utilizacii gornopromyshlennyh ot-hodov (Environmental problems of disposal of mining waste). Apatity: KNC RAN, 1998. Ch.1. 132 p. Ch.2. 146 p.
3. Kalinnikov V.T., Makarov V.N., Suvorova O.V., Makarova I.V. Mate-maticheskoe opisanie nekotoryh svojstv rasplavov bazal'tovogo sostava (Mathematical description of some properties of melts of basaltic composition). Apatity: KNC RAN, 1998, 105 p.
4. Kalinnikov V.T., Makarov V.N., Suvorova O.V., Makarova I.V., Skiba V.I. Matematicheskoe opisanie zavisimosti vjazkosti ot sostava i temperatury sul'fidsoderz-hashhego bazal'toidnogo rasplava (The mathematical description of the dependence of viscosity on composition and temperature result of sulfide-bearing melt) // Doklady RAN, 1998, V.362, No. 3, pp. 357-358.
5. Melkonjan R.G. Amorfnye gornye porody i steklovarenie (Amorphous rocks and melting). Moscow: NIA Priroda, 2002, 266 p.
6. Golozubov O.A., Kisilenko I.G., Vinogradova V.V, Gavrilov E.I., Pokrovskaja L.S. Oblicovochnye materialy na osnove zolovyh othodov TJeS (Lining materials based on ash waste TPPs ) // Steklo i keramika, 1992, No.5, pp.2-3.
7. Pavlushkin N.M., Beleckij B.I., Orlova V.Ju., Melkonjan R.G. Sycheva N.G. Is-pol'zovanie othodov stekla v proizvodstve steklokremnezita (The use of waste glass in the manufacture of steklokremnezita) // Jekspress-informacija. Ser. 11. Ispol'zovanie othodov, poputnyh produktov v proizvodstve stroitel'nyh materialov i izdelij. Ohrana okruzhajushhej sredy. Moscow: VNllJeSM, 1983, No10, pp.16-17.
8. A. s. SSSR №1206264. Nesushhij sloj dekorativno oblicovochnogo materiala (Base layer of decorative cladding material) / Zelenina Ju.A., Kozlov G.B., Ochigava V.Sh., Melkonjan R.G., Grigorjanc D.M. 1986. Bjulleten'. No3.
9. Min'ko N.l. Vozmozhnost' ispol'zovanija poputno dobyvaemyh porod bassejna Kurskoj magnitnoj anomalii v kachestve syrja dlja stekol'noj promyshlennosti (The possibility of using produced rocks of the basin of the Kursk magnetic anomaly as raw materials for the glass industry) // Tez. dokl. II Vsesojuz. soveshhanija «Nauch. — tehn. progress v proizvodstve stekla». Moscow: VDNH, 1983, p.72.
10. Min'ko N.l., Zhernovaja N.F. Stekloobrazovanie i svojstva stekol v sistemah Na2O-Fe2O3- SiO2 (Stekloobrazovanie and properties of glasses in the system Na2O-Fe2O3 - SiO2 system) // Tezisy dokladov ll Vsesojuznogo soveshhanija «Nauch. — tehn. progress v proizvodstve stekla». Moscow: VDNH, 1983, p.176.
11. Min'ko N.l., Zhernovaja N.F., Lesovik E.V. Stroitel'nye i tarnye stekla na osnove iskusstvennyh peskov iz kvarcitopeschanikov KMA (Construction and container glass based on artificial sand from quasitopological KMA) // Steklo i keramika. 1989, No12. pp.6-7.
12. Min'ko N.l., Belousov Ju.L. Poluchenie penomaterialov na osnove kristalliziru-jushhihsja stekol (Obtaining foams on the basis of crystallising glass ) // Tez. dokl. ll Vsesojuz. soveshhanija «Nauch. — tehn. progress v proizvodstve stekla». Moscow: VDNH, 1983, p.130.
13. A. s. SSSR № 937370. Chernoe steklo / Min'ko N.l., Belousov Ju.L., Chujko K.B., Zhernovaja N.F. 1982. Bjulleten' №23.
14. Lebedeva G.A., Ozerova G.P., Kalinin Ju.K. Klassifikacija petrurgicheskogo syrja (Classification petrovicskero raw materials). Leningrad: Nauka, 1979, 120 p.
15. A. S. SSSR № 1100245. Sposob prigotovlenija dekorativno-oblicovochnogo materiala (Perlitokremnezit) (Method of making ornamental material (Partitocrazia)) / Melkonjan R.G., Sycheva N.G., Kozlov G.B., Smirnov A.F., Mel'nikova V.N. 1984. Bjulleten' No24.
16. A. S. SSSR № 1100246. Sposob izgotovlenija dekorativno-oblicovochnogo materiala (Penokremnezit) (A method of manufacturing a decorative facing material (Programmatic)) / Zelenina Ju.A., Kozlov G.B., Melkonjan R.G., Gazijan D.M., Nikitin A.A., Zabello L.A. 1984. Bjul. No24.
17. A. S. SSSR № 1100251. Steklo (Hromozit) (Glass (Chromatic)) / Galustjan O.G., Melkonjan R.G., Chernuha G.N., Kozlov G.B., Syrovat'ko T.P., Timonina G.P., Tarasov B.V., Artamonova G.I., Jakovleva T.N., Markus A.A., Belikov M.P., Troshinkin I.I., Jurin O.A. 1984. Bjul. No24.
18. A. S. SSSR № 1126550. Steklo (Hromozit) (Glass (Chromatic) ) / Galustjan O.N., Melkonjan R.G., Ochigava V.Sh, Kozlov G.B., Syrovat'ko T.P., Timonina G.P., Artamonova G.I., Chernuha G.N., Jakovleva T.N. 1984. Bjulleten' No47.
19. A. S. SSSR № 1126550. Sposob izgotovlenija dekorativno-oblicovochnogo materiala (Uzorit) (A method of manufacturing a decorative facing material (Usora) ) / Beleckij B.I., Melkonjan R.G. Ochigava V.Sh., Pavlushkin N.M., Kozlov G.B., Tovbin E.V., Syrovat'ko T.P. Sycheva N.T. Mel'nikova V.G., Samuilov A.V., Alekseev A.A., Danilenko V.A. 1985. DSP.
20. A. S. SSSR № 1235851. Kompozicija dlja nesushhego sloja; dekorativno-oblicovochnogo materiala (Shlakozit) (The composition for the base layer; ornamental material (Slacsite)) / Melkonjan R.G., Tovbin E.V., Sycheva N.G., Mel'nikova V.G., Sy-rovat'ko T.P., Kormysheva V.P., Lisichkina Z.I. 1986. Bjulleten' No21.
21. A. S. SSSR № 1244117. Kompozicija dlja poluchenija osnovnogo sloja de-korativno-oblicovochnogo materiala (Steklokeramzit) (Composition to obtain a base layer of decorative cladding material (Stellacreasy)) / Zelenina Ju.A., Ochigava V.Sh., Melkonjan R.G., Grigorjanc D.M. 1986. Bjulleten' No26.
22. Potapov S.S. Naumov V.A. Iskusstvennye i tehnogennye silikatnye stekla kak juvelirno-podelochnoe i dekorativnoe syr'e (Artificial and man-made silicate glass as ornamental and decorative raw materials) // Problemy mineralogii, petrografii i metal-logenii. Nauchnye chtenija pamjati P.N. Chirvinskogo. Perm': PGU, 2006, Vyp. 9. pp.146-153.
23. Suvorova O.V. Ispol'zovanie gornopromyshlennyh othodov dlja poluchenija stekla i steklokristallicheskih materialov (Use of mining waste for glass and glass-ceramic materials). Avtoref. diss. kand. tehn. nauk. Apatity. 1998. 18 s.
24. Makarova I.V. Nauchnoe obosnovanie ispol'zovanija othodov gornopro-myshlennogo kompleksa v proizvodstve silikatnyh materialov (Scientific justification for the use of wastes of the mining industry in the production of silicate materials). Avtoref. diss. dokt. tehn. nauk. g.Kazan'. 2005. 40 p.
25. Makarov V.N., Suvorova O.V. Vlijanie himicheskogo i mineral'nogo sostava shihty na vjazkost' rasplava bazal'tovogo sostava (Effect of chemical and mineral composition of the charge on the viscosity of the melt of basaltic composition) // Zhurnal prikladnoj himii. 1997, T.70, No9, pp.1417-1422.
26. Makarov V.N., Suvorova O.V. Vlijanie himicheskogo i mineral'nogo sostava shihty na vjazkost' rasplava bazal'tovogo sostava (Effect of chemical and mineral composition of the charge on the viscosity of the melt of basaltic composition) // Zhurnal prikladnoj himii. 1997, T.70, No9, pp.1417-1422.
27. Makarov V.N., Suvorova O.V., Makarova I.V. Raschet vjazkosti rasplavov v sisteme Na2O - CaO - SiO2 (Calculation of the viscosity of melts in the system Na2O -CaO - SiO2 ) // Fizika i himija stekla, 1998, T.24, No6, pp.767-773.
28. Makarov V.N., Kul'kova N.M., Suvorova O.V., Makarov D.V. Zavisimost' vjazkosti rasplava i stekol ot temperatury i sostava v sisteme kvarc - pentaoksodisilikat natrija - al'bit - jegirin (The dependence of melt viscosity and glass from the temperature and composition in the system quartz - pentacosadiynoic sodium - albite - aegirine) // Izvestija VUZov. Himija i himicheskaja tehnologija, 2005, T.48, No5. pp.59-62.
29. Makarov V.N., Suvorova O.V. Izmenenie himicheskoj stojkosti stekol v silikatnyh sistemah, soderzhashhih diopsid (Changes in the chemical durability of silicate glasses in the systems containing diopside) // Steklo i keramika, 1997, No8, pp.6-8.
30. Makarov V.N., Suvorova O.V., Kozhina I.S., Kremeneckaja I.P. Sostav nes-meshivajushhihsja silikatnyh rasplavov v sisteme s R2O5 (Composition of immiscible silicate melts in the system P2O5) // Geohimija, 1997, No1, pp.108-111.
31. Makarov V.N., Suvorova O.V. Rastvorimost' apatita v silikatnyh rasplavah, soderzhashhih diopsid (The solubility of Apatite in silicate melts containing diopside) // Steklo i keramika, 1997, No2, pp.18-20.
32. Makarov V.N., Suvorova O.V., Makarova l.V., Skiba V.l., Makarov D.V. Rastvorimost' apatita v aljumosilikatnyh rasplavah sistem al'bit-diopsid, anortit-diopsid i or-toklaz-diopsid (The solubility of Apatite in aluminosilicate melts of the system albite-diopside, anorthite-diopside and orthoclase-diopside) // Fizika i himija stekla, 2002, T.28, No3, pp.255-264.
33. Osaulenko R.N., Repnikova E.A., Makarov V.N., Suvorova O.V. Rentgeno-graficheskoe issledovanie struktury mnogokomponentnyh stekol na osnove gornopro-myshlennyh othodov (X-Ray diffraction study of the structure of multicomponent glasses based on mining waste) // Kristallografija, 2004, T.49, No4, pp.649-654.
34. Patent RF №2049746. Chernoe steklo (Black glass) / Makarov V.N., Lokshin Je.P., Suvorova O.V. 1997. Bjulleten' No36.
35. Patent RF №2100301. Avantjurinovoe steklo (Aventurine glass) / Makarov V.N., Suvorova O.V. 1997. Bjulleten' No36.
36. Makarov V.N., Skiba V.l., Makarova l.V., Suvorova O.V., Makarov D.V. De-korativnye stekla iz vtorichnogo syrja (Decorative glass from recycled materials) // Steklo i keramika, 1998, No8. pp.22-24.
37. Patent RF №2151751. Dekorativnoe steklo (Decorative glass ) / Makarov V.N., Suvorova O.V., Makarov D.V., Skiba V.l., Makarova l.V. 2000. Bjulleten' No18.
38. Makarov V.N., Suvorova O.V., Kozhina l.S., Kremeneckaja l.P. Himicheskij sostav i svojstva fosfatsoderzhashhego dekorativnogo stekla (Chemical composition and properties of phosphate-containing decorative glass) // Zhurnal prikladnoj himii, 1998, T.71, No5. pp.736-739.
39. Patent RF №2101240. Dekorativnyj steklokristallicheskij material (Decorative glass-ceramic material) / Makarov V.N., Suvorova O.V., Vasil'eva N.Ja. 1998. Bjul-leten' No1.
