Керамические глазури на основе вторичного сырья

Автор: А.Ю. Шевченко, Е.В. Оберемок
Источник: Матеріали міжнародної наукової практичної конференції Екологічні проблеми техногеннонавантаженних регіонів, Дніпропетровськ, НТУ 2008, с. 209-211.

Изложение основного материала.

   Огромные объемы накопленных отвальных пород и хвостов обогащения создают серьезные экономические и экологические проблемы в регионах с развитым горнопромышленным комплексом. В свою очередь, наличие больших ресурсов природного и техногенного сырья создает предпосылки для широкого развития производства керамических и стекломатериалов и даже повысить их технические свойства. Использование вторичного сырья позволяет снизить потребности в первичном сырье и, тем самым, уменьшить объем ведения специальных горных работ. Такой подход не только расширяет минерально-сырьевую базу строительной индустрии, но и позволяет обеспечить экологическую безопасность окружающей среды и сохранить природные ландшафты.

   К отходам производства относятся вещества, материалы и предметы, образующиеся в процессе производства продукции или энергии, выполнения работ или оказания услуг, предназначаемых для реализации. К отходам производства также относятся остатки, побочные и сопутствующие продукты добычи и обогащения полезных ископаемых. В структуре образования твердых отходов на отходы производства приходится 92%. Государственная политика в области обращения с отходами направлена на предотвращение вредного воздействия отходов на окружающую среду и здоровье человека. Для достижения поставленной цели, прежде всего, необходимо обеспечить сведение к минимуму образования отходов, что возможно путем предотвращения их образования в источнике и максимальное вовлечение уже произведенных отходов в гражданский оборот в качестве вторичного сырья.

   Целью настоящей работы является исследование возможности использования нефелинового сиенита (хвостов обогащения цирконового концентрата) в качестве основного компонента для производства керамических масс. Данный отход находится на территории Донецкого химико-металлургического завода в поселке Донское Волновахского района в количестве несколько миллион тонн.

   Нефелинсодержащее сырье - это щелочные алюмосиликаты (фельдшпатоиды), основными из которых являются нефелин, полевые шпаты и цветные минералы. Химический состав изученного нефелинсодержащего отхода характеризуется следующим содержанием компонентов (% мас.): SiO2 – 39.3; Al2O3 – 32.87; Na2O – 16.3; K2O – 5.93; CaO – 1.53; Fe2O3 – 1.01; MgO – 0.61; TiO2 – 0.28; ZrO2 – 0.1; п.п.п. – 2.04.

   Хотя нефелин относится к тугоплавким минералам, он образует легкоплавкие эвтектики с кварцем, полевыми шпатами, мелилитом, пироксенами. Это и послужило основанием для использования нефелина в качестве компонента в керамических глазурях.

   Глазури по своему составу представляют собой стеклообразные силикаты,расплавляющиеся на глинистом черепке слоем толщиной 0,15 – 0,4 мм.

   Температура плавления глазурей в зависимости от вида черепка и температурыего спекания составляет 900 – 1400 оС.

   Назначение глазурей – прикрыть пористый черепок изделий плотным и гладкимслоем, придать изделиям с плотным черепком повышенную механическуюпрочность и хороший внешний вид, повысить химическую устойчивость, гарантировать электрические свойства, защитить внутри- и подглазурный декор от механического и химического воздействия, служить декоративным элементом,а также подложкой для над- и внутриглазурного декора.

   В качестве других компонентов глазури в данной работе были использованы щелочесодержащий отход Константиновского химического завода следующего химического состава (% мас.): CaO – 64.63; BaO – 22; SrO3 – 11.23; SO3 – 2.03; п.п.п. – 0,11; бой стекла бутылочного; полукислый каолин месторождения «Белая балка», который накоплен в отвалах в качестве вскрышных пород.

Для изучения возможности получения сырой глазури исследованы приведенные в таблице составы.