ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОРОШКОВЫХ КВАРЦСОДЕРЖАЩИХ СИСТЕМ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / RESEARCH PAPER УДК 691

DOI: 10.22227/1997-0935.2022.1.42-49

Особенности определения удельной поверхности порошковых

кварцсодержащих систем

Александра Валерьевна Шаманина, Аркадий Михайлович Айзенштадт

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова (САФУ имени М.В. Ломоносова); г. Архангельск, Россия

АННОТАЦИЯ

Введение. Механическое диспергирование минерального сырья до тонкодисперсного состояния способствует эффективному использованию его энергетического потенциала при структурообразовании композиционных материалов. Важным параметром, характеризующим дисперсность и позволяющим оценить способность системы к трансформационным превращениям, является удельная поверхность вещества. Экспериментальное значение удельной поверхности зависит от способа измерения и может отличаться для одних и тех же твердых тел при применении различных методов. Цель исследования — изучение морфологических особенностей поверхности порошковых кварцсодержащих систем разной степени дисперсности, выполненное на основе опытного определения удельной поверхности.

Материалы и методы. Выявление значений удельной поверхности механически активированной пробы полиминерального песка проводилось фильтрационным и адсорбционным методами. Тонкодисперсные порошки рассматриваемого песка были получены путем сухого помола в планетарной шаровой мельнице. Анализ полученных результатов осуществлялся с учетом значений поверхностного натяжения исследуемых порошков, как характеристики поверхностной энергии единицы площади поверхности.

Результаты. Установлено, что результаты определения удельной поверхности, полученные методом фильтрации газа, являются заниженными в сравнении с данными, полученными методом адсорбции азота. Выявлена линейная функциональная зависимость отношения дисперсионной и поляризационной составляющих поверхностного натяга т- жения и отношения удельных поверхностей, полученных разными методами для одной пробы песка.

Выводы. Показатели удельной поверхности, установленные разными методами, несмотря на разницу значений для j? jß одной и той же пробы материала, позволяют судить о степени развитости поверхности, наличии активных центров и

энергетическом потенциале минеральных порошков. Отношение удельных поверхностей может быть использовано в качестве критерия рационального выбора режимных параметров механической активации кварцсодержащих порошковых систем для увеличения энергетического потенциала поверхности.

Р

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: удельная поверхность, дисперсная система, механоактивация, дисперсность, кварц, поверхностное натяжение, структурообразование, газопроницаемость, адсорбция

. >

Д. . Благодарности. Исследование выполнено в рамках государственного задания № 0793-2020-0005 с использованием

с £ уникальной научной установки «Физикохимия поверхности нанодисперсных систем».

% "S

и ф ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Шаманина А.В., Айзенштадт А.М. Особенности определения удельной поверхности по-

§ > 42-49

S

8 « ™ §

о -£= рошковых кварцсодержащих систем // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 1. С. 42-49. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.1.

42-49

Автор, ответственный за переписку: Александра Валерьевна Шаманина, alexandra.shamanina@yandex.ru.

$ | Features of determining the specific surface area

~ § of powdered quartz-containing systems

£ о _

^ С -

g ° Aleksandra V. Shamanina, Arcady M. Ayzenshtadt

о E Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov (NArFU); Arkhangelsk, Russian Federation -

® ^ ABSTRACT

2 -£=

со "£= Introduction. Mineral raw materials, mechanically dispersed to a fine-grained condition, contribute to the effective use

41 ^ of the energy potential in the course of the structuring of composite materials. An important parameter, characterizing the

' • dispersion ability and allowing to evaluate the ability of the system to transform is the specific surface of the substance. The

(j Э experimental value of the specific surface depends on the measurement method and may differ for the same solids when

^ ц different methods are applied. The purpose of the work is to study the morphological features of the surface of powdered

e g quartz-containing systems having varying degrees of dispersion. The work represents the experimental identification of

5 jC specific surface.

¡E J^ Materials and methods. Filtration and adsorption methods were used to identify the specific surface of a mechanically

jj jj activated sample of polymineral sand. Fine powders of sand were obtained by dry grinding in a planetary ball mill. The analysis

U > of the obtained results was conducted taking into account the surface tension values of the powders as the characteristics of the surface energy of a surface area unit.

© А.В. Шаманина, А.М. Айзенштадт, 2022 Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)

Results. It is found that dimensions of the specific surface identified using the gas filtration method are smaller than those obtained using the nitrogen adsorption method. The authors have identified a linear functional dependence between the ratio of dispersion and polarization components of the surface tension and the ratio of specific surfaces obtained using different methods for one sample of sand.

Conclusions. Despite a difference in the values obtained for the same material sample, specific surface area indicators, identified using different methods, allow to evaluate the extent of the surface maturity, the availability of active centres, and the energy potential of mineral powders. The ratio of specific surfaces can be used as a criterion for the rational choice of the operating parameters of mechanical activation of quartz-containing powder systems to increase the energy potential of the surface.

KEYWORDS: specific surface area, dispersed system, structurization, gas permeability, adsorption

mechanical activation, dispersion, quartz, surface tension,

Acknowledgments. The study was carried out using the unique research installation "Physicochemistry of the surface of nano-scale dispersed systems" within the framework of State Task 0793-2020-0005.

FOR CITATION: Shamanina A.V., Ayzenshtadt A.M. Features of determining the specific surface area of powdered quartz-containing systems. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2022; 17(1):42-49. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.1.42-49 (rus.).

Corresponding author: Alexandra V. Shamanina, alexandra.shamanina@yandex.ru.

ВВЕДЕНИЕ

При формировании структуры композиционных строительных материалов многие физико-химические процессы, происходящие на границе раздела фаз, определяются поверхностью взаимодействующих систем [1-6]. Основным структурообразующим фактором, позволяющим интенсифицировать такие процессы, является удельная поверхность минеральных компонентов, входящих в состав строительных материалов.

Удельная поверхность устанавливается отношением общей суммы поверхности всех частиц пористого материала к его массе и зависит от формы, размеров и поверхности частиц порошка [7-10]. Экспериментальное определение удельной поверхности дисперсных материалов — один из ключевых этапов оценки активности порошковых систем при трансформационных превращениях, поэтому выбор методики расчета данного показателя служит важным показателем для выявления рациональных областей и эффективности использования минеральных компонентов в составе композиционных строительных смесей [11-16].

Для грубодисперсных сыпучих материалов наиболее распространены методы определения удельной поверхности, основанные на измерении скорости фильтрации газов через анализируемую пробу с известным значением относительной плотности. При этом квадрат удельной поверхности обратно пропорционален скорости протекания фильтрационного процесса [17-19]. С целью установления удельной поверхности тонкодисперсных порошков часто применяются адсорбционные методы, базирующиеся на сорбции твердым телом инертного газа, проходящего через него при криогенной температуре и постепенном повышении давления. Эти методы основаны на определении количества газа, адсорбируемого пористой поверхностью твердых частиц порошка [20-23]. Адсорбционные методы, несмотря на свою трудоемкость, популярны, так как дают более точные результаты. Математическое

описание физической адсорбции инертного газа построено на полимолекулярной теории, предложенной Брунауэром, Эмметом и Теллером (метод БЭТ) [24-27]. Для практической реализации адсорбционного метода широко используются волюметриче-ские анализаторы, устроенные с помощью способа низкотемпературной адсорбции азота.

Фильтрационный метод определения удельной поверхности предусматривает прохождение воздуха через слой порошкового материала при давлении, близком к атмосферному, в режиме «обтекания» потоками газа твердых частиц порошка. При этом не учитывается развитая поверхность частиц, образованная микропорами и дефектами поверхности. Отличие адсорбционного метода заключается в том, что при выявлении удельной поверхности дисперсных систем методом сорбции азота молекулы ад-сорбата проникают в микропоры и микродефекты частиц, таким образом, в процессе адсорбции участвует большая поверхность анализируемого объекта [28-30].

Результаты определения удельной поверхности анализируемого порошка этими методами могут быть близки только в том случае, если частицы представляют собой упругие тела, обладающие сферической симметрией, что для реальных порошков природного происхождения является исключительным фактом. Однако сопоставление таких результатов позволяет судить о характере агрегации частиц, степени развитости поверхности, наличии активных центров и реакционном потенциале изучаемого порошкового материала. Поэтому цель данной работы — исследование морфологических особенностей поверхности порошковых кварцсо-держащих систем, выполненное на основе экспериментального определения удельной поверхности адсорбционным и фильтрационным методами. Анализ экспериментальных результатов проводился с учетом установленных значений поверхностных натяжений рассматриваемых порошков, как характеристики поверхностной энергии единицы площади поверхности дисперсных систем. Удельные

< п

iH

kK

G Г

S 2

0 со § СО

1 S

y 1

J со

u-

^ I

n °

S 3 o

=s (

oi

о §

E w § 2

n 0

S 6

Г œ t ( an

S )

Î! !

. DO

■ г

s □

s У с о <D Ж

10 10 о о 10 10 10 10

сч N

сч N

о о

N N

¡г ш

U 3

> (Л

С И

со

i

- £

ф ф

О ё

о

о о со < со S:

8 « Si §

от IE

Е О

£ о

^ с

ю о

S «

о Е

СП ^ т- ^

<л

(Л

поверхности Sуд, а также значения суммарного поверхностного натяжения ох и его поляризационной ср и дисперсионной с^ составляющих (с подробной методикой определения) представлены для анализируемой дисперсной системы в работе [31].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В качестве исходного сырьевого материала для исследований выбран речной полиминеральный песок месторождения «Краснофлотский-Запад» (г. Архангельск). Опытные порошки исходного песка получены путем сухого механического помола в планетарной шаровой мельнице Retsch РМ 100 при скорости вращения ротора 420 об/мин в течение 15, 30, 40, 45 и 60 минут. Перед измельчением сырье доводилось до постоянной массы в сушильном шкафу.

Удельную поверхность полученных тонкодисперсных порошков измеряли методом сорбции азота на анализаторе Autosorb-iQ-MP и методом газопроницаемости Козени - Кармана на установке ПСХ-10а. Измерение истинной плотности исходных песков проводилось пикнометрическим методом.

Для определения поверхностного натяжения из механоактивированных порошков на гидравлическом прессе ПЛГ-20 были изготовлены образцы-запрессовки диаметром 30 мм при воздействии в течение 2 мин фиксированного избыточного усилия 2, 4, 8, 12 и 16 т. Устанавливали поверхностное натяжение методом ОВРК (Оунса - Вендта - Ра-беля - Кьельбле). Экспериментальные значения краевого угла смачивания поверхностей образцов-запрессовок рабочими жидкостями с известными поляризационными и дисперсионными составляющими поверхностного натяжения (вода, глицерин, декан) измерены с помощью гониометра DSA-20E (EasyDrop).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Полученные результаты определения удельной поверхности исследуемого порошка кварцсодержа-щей породы фильтрационным методом Sф являются заниженными в сравнении со значениями, полученными адсорбционным методом SД (табл. 1). Это

объясняется сложной структурой частиц опытного образца песка, в том числе микропорами и микродефектами, которые, в отличие от адсорбционного метода, не учитываются при установлении удельной поверхности методом фильтрации газа.

Значения удельной поверхности опытных порошков полиминерального песка, полученные при различном времени помола, показали, что увеличение времени механической активации приводит к росту удельной поверхности (табл. 1). Однако при адсорбционном методе измерения для образцов длительности помола более 30 мин происходит резкое снижение величины этого показателя. Данный факт объясняется самопроизвольной агрегацией тонкодисперсных частиц порошка при увеличении длительности диспергирования, происходящей за счет компенсации избыточной поверхностной энергии деформированной кристаллической решетки кварцевого песка и при отсутствии стабилизатора агрегативной устойчивости в дисперсной системе. Следует также отметить, что при увеличении времени помола до 60 мин происходит значительное увеличение Sуд . Этот факт может быть связан со сложным минеральным составом рассматриваемого песка (различной размолоспособ-ностью составляющих минералов) и увеличением свободной поверхностной энергии при механической активации сопутствующих минералов, характерных для сырья этого месторождения. Вместе с тем обращает на себя внимание отмеченное аномальное уменьшение величины Sуд при 45-минутном помоле. По всей видимости, для данного вида размольного аппарата этот временной режим вызывает процесс активной температурной (порядка 80-90 °С) конгломерации кремнийсодержащего сырья и кольматации микропор частицами минералов, характеризующихся высокой размолоспособ-ностью (этот эффект не оказывает влияние на результаты определения фильтрационным методом).

Результаты экспериментальных значений поверхностного натяжения ох исследуемого полиминерального песка, а также его поляризационной ср и дисперсионной с^ составляющих (табл. 2) показали, что поляризационная составляющая поверхностного натяжения для всех фракций тонкоди-

Табл. 1. Удельная поверхность порошков полиминерального песка при различной продолжительности (t) механоак-тивации

Table 1. Specific surface area of polymineral sand powders at different durations (t) of mechanical activation

t, мин t, min Sa , м2/кг уд' S a , m2/kg S ф , м2/кг уд' SPp, m2/kg Sa /S ф уд' уд Sa /Sf spl sp

15 700 205 3,41

30 950 370 2,57

40 890 400 2,23

45 795 450 1,77

60 1335 685 1,95

Табл. 2. Поверхностное натяжение и его составляющие при различной продолжительности t механоактивации Table 1. Surface tension and its components at different durations t of mechanical activation

t, мин ad, м2/кг ap, м2/кг as, мДж/м2

t, min a^, m2/kg as", m2/kg as, мДж/м2

15 21,58 47,65 69,22

30 21,63 47,48 69,12

40 21,71 47,62 69,32

45 21,85 48,32 70,17

60 22,11 48,40 70,51

сперсного порошка, которая выявляется наличием активных центров поверхности, преобладает над дисперсионной составляющей, определяемой ван-дер-ваальсовым взаимодействием частиц. Таким образом, доминирующим фактором в проявлении поверхностной активности при трансформационных превращениях исследуемой дисперсной системы является наличие активных центров.

Корреляционный анализ отношения удельных поверхностей Sуд /Sф (табл. 1) к поверхностному натяжению при различной продолжительности ме-ханоактивации показал наличие высокой (по шкале Чеддока) обратной линейной зависимости (линейный коэффициент корреляции Пирсона г = -0,72). Увеличение времени диспергирования исследуемого полиминерального песка сопровождается уменьшением отношения Sа /Sф и увеличением как поля-

уд' уд

ризационной, так и дисперсионной составляющих поверхностного натяжения. Кроме того, установлена линейная функциональная зависимость вида

2,215

ор 5а

= / (полученная по вышеуказанной причине

уд

без экспериментального значения удельной поверхности при 45-минутном помоле) (рис.).

Данная зависимость подчиняется следующему математическому выражению (коэффициент достоверности аппроксимации 0,95):

ср/С а = 0^а ^ф + 2,16. (1)

я' я > уд/ уд ' 4 '

Интересен вероятный физический смысл свободного члена уравнения (1). Так, при равенстве Sуд = Sуф (это возможно, например, для гру-бодисперсной системы) отношение ор/с^ = 2,18. Равенство удельных поверхностей, определенных методами адсорбции и фильтрации, предполагает морфологическое строение частиц порошков в виде упругих шаров. Однако даже в этом случае для исследуемой дисперсной системы ср ~ Это, на наш взгляд, означает, что для порошков, приготовленных из рассматриваемого полимине-

а

о

тно

CD

2,21

2,205

2,2

2,195

2,19

2,185

y = 0,02x + 2,16 л

R2 = 0,95

.и

1,5

2,5

3,5

Отношение Sa /S ф

уд' уд

Ratio Sa /Sf

sp> sp

о" s\

Линейная функциональная зависимость вида —j =

"УД

a" S"

Linear functional dependence represented as: —j = f —y-

sp

< П

is

kK

G Г

S 3

o CO

n CO

z z

У 1

J to

^ I

n °

S> 3 o

zs (

О =?

о n

CO CO

Q)

|\J CO О

r §6 c я

h о

c n

S )

[i

[ 7 [

. DO

■ T

s □

s У с о ® Ж

10 10 о о 10 10 10 10

1

2

3

4

рального песка, поляризационные эффекты, связанные с реакционными центрами поверхности, преобладают над дисперсионными, обуславливаемыми силами Ван-дер-Ваальса. Следовательно, свободный член уравнения (1) характеризует возможный механизм поверхностных явлений в исследуемой дисперсной системе.

Таким образом, отношение удельных поверхностей, определенных адсорбционным и фильтрационным методами, может быть использовано в качестве критерия рационального выбора режимных параметров механического диспергирования кварц-содержащих систем с целью получения наиболее развитой поверхности с учетом значений ее энергетического потенциала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что значения удельной поверхности, полученные фильтрационным методом для полиминерального песка месторождения «Красноф-лотский-Запад», являются заниженными по отношению к значениям, полученным методом адсорбции азота. Это объясняется сложной структурой поверхности частиц исследуемого песка, которая не учитывается в полной мере при определении удельной поверхности фильтрационным методом. Отношение значений удельных поверхностей, полученных разными методами для одной пробы песка, может быть использовано в качестве критерия, характеризующего реакционную способность порошков данного песка разной степени дисперсности.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

N N N N

о о

N N

к ш

U 3

> (Л

с и U I»

i - $

<U ф

О £

о

о о

CO <

CD ^

8 «

™ §

CO [J со E

E О

CL °

^ с

ю о

S «

о E

со ^

T- ^

CO CO

1. Ролдунгин В.И. Физикохимия поверхности. Долгопрудный : Интеллект, 2008. 565 с.

2. Сумм Б.Д. Основы коллоидной химии. М. : Академия, 2007. 240 с.

3. Cavarretta C., Coop R., O'Sullivan M. The influence of particle characteristics on the behaviour of coarse grained soils // Géotechnique. 2021. Vol. 60. Issue 6. Pp. 413-423. DOI: 10.1680/geot.2010.60.6.413

4. Guvalov A.A., Abbasova S.Î. Effect of organic and fine disperser additions on rheological properties of mineral suspensions // Chemical Problems. 2020. Vol. 18. Issue 4. Pp. 469-476. DOI: 10.32737/22218688-2020-4-469-476

5. Westerholm M., Lagerblad B., Silfwerbrand J., Forssberg E. Influence of fine aggregate characteristics on the rheological properties of mortars // Cement and Concrete Composites. 2008. Vol. 30. Issue 4. Pp. 274-282. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2007.08.008

6. Xing B, Fan W., Lyu Y., Sun H, Che J. Influence of particle mineralogy and size on the morphological characteristics of mineral fillers // Journal of Materials Research and Technology. 2021. Vol. 15. Pp. 3995-4009. DOI: 10.1016/jjmrt.2021.10.026

7. Айзенштадт А.М., Лесовик В.С., Фролова М.А., Тутыгин А.С. Элементы физикохимии поверхности высокодисперсных систем. Архангельск : САФУ, 2015. 145 с.

8. Gupta V.K. Effect of size distribution of the particulate material on the specific breakage rate of particles in dry ball milling // Powder Technology. 2016. Vol. 305. Pр. 714-722. DOI: 10.1016/j.powtec.2016.10.075

9. Bai S., GuanX., Li H., Ou J. Effect of the specific surface area of nano-silica particle on the properties of cement paste // Powder Technology. 2021. Vol. 392. Pр. 680-689. DOI: 10.1016/j.powtec.2021.07.045

10. Meloni P., Carcangiu G., Delogu F. Specific surface area and chemical reactivity of quartz powders during mechanical processing // Materials Research Bulletin. 2012. Vol. 47. Issue 1. Pр. 146-151. DOI: 10.1016/j.materresbull.2011.09.014

11. Шаманина А.В., Кононова В.М., Данилов В.Е., Фролова М.А., Айзенштадт А.М. Аспекты определения активности поверхности дисперсных систем на основе минеральных порошков // Материаловедение. 2021. № 7. С. 30-36. DOI: 10.31044/1684-579X-2021-0-7-30-36

12. МорозоваМ.В., АкуловаМ.В., ФроловаМ.А., Щепочкина Ю.А. Определение энергетических параметров песков на примере месторождений Архангельской области // Материаловедение. 2020. № 9. С. 45-48. DOI: 10.31044/1684-579X-2020-0-9-45-48

13. Вешнякова Л.А., Дроздюк Т.А., Айзенштадт А.М., Фролова М.А., Тутыгин А.С. Поверхностная активность кремнесодержащих горных пород // Материаловедение. 2016. № 5. С. 45-48.

14. Wang T., Ishida T., Gu R.C. A comparison of the specific surface area of fly ash measured by image analysis with conventional methods // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 190. Рр. 1163-1172. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.09.131

15. Yao G., Cui T., Zhang J., Wang J., Lyu X. Effects of mechanical grinding on pozzolanic activity and hydration properties of quartz // Advanced Powder Technology. 2020. Vol. 31. Issue 11. Рр. 4500-4509. DOI: 10.1016/j.apt.2020.09.028

16. Cepuritis R., Wigum B.J., Garboczi E.J., M0rtsell E., Jacobsen S. Filler from crushed aggregate for concrete: Pore structure, specific surface, particle shape and size distribution // Cement & Concrete Composites, 2014. Vol. 54. Рр. 2-16. DOI: 10.1016/j. cemconcomp.2014.03.010

17. Ходаков Г.С. Метод измерения удельной поверхности высокодисперсных порошков по фильтрации газа // Коллоидный журнал. 1995. Т. 57. № 2. С. 280-282.

18. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М. : Мир, 1984. 306 c.

19. Ходаков Г.С. Основные методы дисперсионного анализа порошков. М. : Стройиздат, 1968. 200 с.

20. Вячеславов А.С., Ефремова М.И. Определение площади поверхности и пористости материалов методом сорбции газов: метод. разработка. М. : МГУ, 2011. 65 с.

21. Носенко А.А., Половнева С.И. Методы и устройства для измерения удельной поверхности дисперсных материалов // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 7. № 2 (21). С. 113-121. DOI: 10.21285/2227-2925-2017-7-2-113-121

22. Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск : Наука. Сиб. предприятие РАН, 1999. 470 с.

23. Guzzo P.L., Marinho de Barros F.B., Soa-res B.R., Santos J.B. Evaluation of particle size reduction and agglomeration in dry grinding of natural quartz in a planetary ball mill // Powder Technology. 2020. Vol. 368. Pp. 149-159. DOI: 10.1016/j.pow-tec.2020.04.052

24. Naderi M. Surface area // Progress in Filtration and Separation. 2015. Рр. 585-608. DOI: 10.1016/ B978-0-12-384746-1.00014-8

25. Bardestani R., Patience G., Kaliaguine S. Experimental methods in chemical engineering: specific surface area and pore size distribution measurements — BET, BJH, and DFT // The Canadian Jour-

Поступила в редакцию 16 декабря 2021 г. Принята в доработанном виде 27 декабря 2021 г. Одобрена для публикации 29 декабря 2021 г.

Об авторах: Александра Валерьевна Шаманина — аспирант кафедры композиционных материалов и строительной экологии; Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова (САФУ имени М.В. Ломоносова); 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, д. 17; РИНЦ ID: 1045127, Scopus: 57284203500, ResearcherlD: ABF-8872-2021, ORCID: 0000-0003-1084-4349; alexandra.shamanina@yandex.ru;

Аркадий Михайлович Айзенштадт — доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой композиционных материалов и строительной экологии; Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова (САФУ имени М.В. Ломоносова); 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, д. 17; РИНЦ ID: 13187, Scopus: 6507396764, ResearcherID: F-5339-2017, ORCID: 0000-0003-2904-2549; a.isenshtadt@narfu.ru.

Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

nal of Chemical Engineering. 2019. Vol. 97. Issue 11. Pp. 2781-2791. DOI: 10.1002/cjce.23632

26. Anovitz L.M., Cole D.R. Characterization and analysis of porosity and pore structures // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2015. Vol. 80. Issue 1. Pp. 61-164. DOI: 10.2138/rmg.2015.80.04

27. Gibson N., Kuchenbecker P., Rasmussen K., Hodoroaba V., Rauscher H. Volume-specific surface area by gas adsorption analysis with the BET method // Characterization of Nanoparticles, 2020. Pp. 265-294. DOI: 10.1016/B978-0-12-814182-3.00017-1

28. Адамсон А.С., Артур У. Физическая химия поверхностей : пер. с англ. / под ред. З.М. Зорина, В.М. Муллера. М. : Мир, 1979. 568 с.

29. Волков В.А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные системы : учебник. 2-е изд., испр. СПб. : Лань, 2015. 672 с.

30. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы : учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Химия, 1988. 464 с.

31. Шаманина А.В., Айзенштадт А.М., Кононова В.М., Данилов В.Е. Оценка эффективности меха-ноактивации кремнеземсодержащих горных пород // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2021. № 5. С. 19-27. DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-5-19-27

1. Roldungin V.I. Physical chemistry of the surface. Dolgoprudnyy, Intellekt, 2008; 565. (rus.).

2. Summ B.D. Fundamentals of colloidal chemistry. Moscow, Akademiya, 2007; 240. (rus.).

3. Cavarretta C., Coop R., O'Sullivan M. The influence of particle characteristics on the behaviour of coarse grained soils. Géotechnique. 2021; 60(6):413-423. DOI: 10.1680/geot.2010.60.6.413

4. Guvalov A.A., Abbasova S.i. Effect of organic and fine disperser additions on rheological properties of mineral suspensions. Chemical Problems. 2020; 18(4):469-476. DOI: 10.32737/2221-8688-2020-4-469-476

5. Westerholm M., Lagerblad B., Silfwerbrand J., Forssberg E. Influence of fine aggregate characteristics on the rheological properties of mortars. Cement and Concrete Composites. 2008; 30(4):274-282. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2007.08.008

6. Xing B., Fan W., Lyu Y., Sun H., Che J. Influence of particle mineralogy and size on the morphological characteristics of mineral fillers. Journal of Materials Research and Technology. 2021; 15:3995-4009. DOI: 10.1016/jjmrt.2021.10.026

7. Ayzenshtadt A.M., Lesovik V.S., Frolo-va M.A., Tutygin A.S. Elements of the physicochemistry

< DO

i н

kK

G Г

S 2

0 С/з § С/3

1 S

y 1

J со

u-

^ I

n °

S 3 o

zs ( о §

E w § 2

n g

S б

A CD

Г 6 t ( an

SS )

i! !

. DO

■ T

s У с о <D *

10 10 о о 10 10 10 10

tv N

N N

o o

N N

n o

U 3

> in

C M

to N

i

<u <u

O g

o

o o CO <

cd

8« Si §

CO "

co IE

E o

CL ° c

Ln O

S «

o E

CD ^

T- ^

CO CO

■s

of the surface of highly dispersed systems. Arkhangelsk, NArFU, 2015; 145. (rus.).

8. Gupta V.K. Effect of size distribution of the par-ticulate material on the specific breakage rate of particles in dry ball milling. Powder Technology. 2016; 305:714-722. DOI: 10.1016/j.powtec.2016.10.075

9. Bai S., Guan X., Li H., Ou J. Effect of the specific surface area of nano-silica particle on the properties of cement paste. Powder Technology. 2021; 392:680689. DOI: 10.1016/j.powtec.2021.07.045

10. Meloni P., Carcangiu G., Delogu F. Specific surface area and chemical reactivity of quartz powders during mechanical processing. Materials Research Bulletin. 2012; 47(1):146-151. DOI: 10.1016/j.mater-resbull.2011.09.014

11. Shamanina A.V., Kononova V.M., Dani-lov V.E., Frolova M.A., Ayzenstadt A.M. Determination aspects of surface activity of dispersed systems based on mineral powders. Materials Science. 2021; 2021(7):30-36. DOI: 10.31044/1684-579X-2021-0-7-30-36 (rus.).

12. Morozova M.V., Akulova M.V., Frolova M.A., Shchepochkina Yu.A. Determination of energy sand parameters on example of deposits of Arkhangelsk region. Materials Science. 2020; 2020(9):45-48. DOI: 10.31044/1684-579X-2020-0-9-45-48 (rus.).

13. Veshnyakova L.A., Drozdyuk T.A., Ayzen-shtadt A.M., Frolova M.A., Tutygin A.S. Surface activity of siliceous rocks. Materials Science. 2016; 5:45-48. (rus.).

14. Wang T., Ishida T., Gu R.C. A comparison of the specific surface area of fly ash measured by image analysis with conventional methods. Construction and Building Materials. 2018; 190:1163-1172. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2018.09.131

15. Yao G., Cui T., Zhang J., Wang J., Lyu X. Effects of mechanical grinding on pozzolanic activity and hydration properties of quartz. Advanced Powder Technology. 2020; 31(11):4500-4509. DOI: 10.1016/j. apt.2020.09.028

16. Cepuritis R., Wigum B.J., Garboczi E.J., M0rtsell E., Jacobsen S. Filler from crushed aggregate for concrete: Pore structure, specific surface, particle shape and size distribution. Cement & Concrete Composites. 2014; 54:2-16. DOI: 10.1016/j.cemcon-comp.2014.03.010

17. Khodakov G.S. Method of measuring the specific surface of highly dispersed powders by gas filtration. Colloidal Journal. 1995; 57(2):280-282. (rus.).

18. Greg S., Sing K. Adsorption, specific surface area, porosity. Moscow, Mir Publ., 1984; 306. (rus.).

19. Khodakov G.S. Basic methods of dispersion analysis of powders. Moscow, Stroyizdat, 1968; 200. (rus.).

Received December 16, 2021.

Adopted in revised form on December 27, 2021.

Approved for publication on December 29, 2021

20. Vyacheslavov A.S., Yefremova M.I. Determination of the surface area and porosity of materials by gas sorption: methodological development. Moscow, MGU, 2011; 65. (rus.).

21. Nosenko A.A., Polovneva S.I. Methods and devices for measuring surface area dispersed materials. News of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2020; 7(21):113-121. DOI: 10.21285/22272925-2017-7-2-113-121 (rus.).

22. Karnaukhov A.P. Adsorption. The texture of dispersed and porous materials. Novosibirsk, The science. Siberian enterprise of the Russian Academy of Sciences, 1999; 470. (rus.).

23. Guzzo P.L., Marinho de Barros F.B., Soa-res B.R., Santos J.B. Evaluation of particle size reduction and agglomeration in dry grinding of natural quartz in a planetary ball mill. Powder Technology. 2020; 368:149-159. DOI: 10.1016/j.powtec.2020.04.052

24. Naderi M. Surface area. Progress in Filtration and Separation. 2015; 585-608. DOI: 10.1016/B978-0-12-384746-1.00014-8

25. Bardestani R., Patience G., Kaliaguine S. Experimental methods in chemical engineering: specific surface area and pore size distribution measurements — BET, BJH, and DFT. The Canadian Journal of Chemical Engineering. 2019; 97(11):2781-2791. DOI: 10.1002/cjce.23632

26. Anovitz L.M., Cole D.R. Characterization and analysis of porosity and pore structures. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2015; 80(1):61-164. DOI: 10.2138/rmg.2015.80.04

27. Gibson N., Kuchenbecker P., Rasmussen K., Hodoroaba V., Rauscher H. Volume-specific surface area by gas adsorption analysis with the BET method. Characterization of Nanoparticles. 2020; 2020:265-294. DOI: 10.1016/B978-0-12-814182-3.00017-1

28. Adamson A.S., Artur U. Physical chemistry of surfaces. translated from English edited by Z.M. Zo-rin, V. M. Muller. Moscow, Mir, 1979; 568. (rus.).

29. Volkov V.A. Colloidal chemistry. Surface phenomena and dispersed systems: textbook. 2nd edition. St. Petersburg, Lan', 2015; 672. (rus.).

30. Frolov Yu.G. Colloidal chemistry course. Surface phenomena and dispersed systems: textbook for universities. 2nd edition. Moscow, Chemistry, 1988; 464. (rus.).

31. Shamanina A., Ayzenshtadt A., Kononova V., Danilov V. Estimation of the efficiency of mechanical activation of silica-containing rocks. Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov. 2021; 6(5):19-27. DOI: 10.34031/2071-7318-2021-6-5-19-27 (rus.).

Bionotes: Aleksandra V. Shamanina — postgraduate student of the Department of Composite Materials and Building Ecology; Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov (NArFU); 17 Northern Dvina embankment, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; ID RISC: 1045127, Scopus: 57284203500, ResearcherlD: ABF-8872-2021, ORCID: 0000-0003-1084-4349; alexandra.shamanina@yandex.ru;

Arcady M. Ayzenshtadt — Doctor of Chemistry, Professor, Head of the Department of Composite Materials and Building Ecology; Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov (NArFU); 17 Northern Dvina embankment, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; ID RISC: 13187, Scopus: 6507396764, ResearcherlD: F-5339-2017, ORCID: 0000-0003-2904-2549; a.isenshtadt@narfu.ru.

Contribution of the authors: all authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The authors declare no conflicts of interest.

< DO

iH

kK

G Г

S 2

0 CO § CO

1 D

У 1

J to

^ I

n °

D> 3 o

zs (

о §

E w

§ 2

n 0

A CD

Г 6

t (

PT §

CD )

ii

® 7 i

. DO

■ T

s □

s У с о Ф Ж

10 10 о о 10 10 10 10