Natural Sciences and Humanities Series / 2022 year / Issue 2

Макаров Д.В.
Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия, Апатиты, Россия
Ключевые слова: В. Н. Макаров, геология, геоэкология, материаловедение, история науки
Страницы: 5-8
Аннотация
Статья посвящена 85-летнему юбилею профессора Виктора Николаевича Макарова. Приведен краткий обзор его жизни и научной деятельности в области геологии, геоэкологии и строительного материаловедения.
Чантурия В.А.1, Маслобоев В.А.2, Суворова О.В.3, Васильева Т.Н.4, Макаров Д.В.5, Миненко В.Г.6
1, 6Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук, Москва, Россия
2, 5Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
3, 4Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: сульфидсодержащие горнопромышленные отходы, электрохимические свойства сульфидов, извлечение цветных металлов, искусственные геохимические барьеры, очистка сточных вод, получение строительных материалов
Страницы: 9-19
Аннотация
Представлены результаты многолетнего научного сотрудничества двух институтов Кольского научного центра РАН — Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева (ИХТРЭМС КНЦ РАН) и Института проблем промышленной экологии Севера (ИППЭС КНЦ РАН) с Институтом проблем комплексного освоения недр РАН (ИПКОН РАН). Совместные работы начались 25 лет назад под руководством д. т. н. Виктора Николаевича Макарова (ИХТРЭМС КНЦ РАН) и академика Валентина Алексеевича Чантурия (ИПКОН РАН), позднее в них стали принимать участие сотрудники ИППЭС КНЦ РАН под руководством д. т. н. Владимира Алексеевича Маслобоева. В результате совместной деятельности созданы научные основы снижения экологической опасности горнопромышленных отходов и ряд технологий их утилизации. В настоящее время исследования продолжаются.
Суворова О.В.1, Манакова Н.К.2
1, 2Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: техногенные отходы, минеральные наполнители, неорганические теплоизоляционные вспененные материалы, модифицирующие добавки, плотность, теплопроводность
Страницы: 20-29
Аннотация
Исследована возможность получения эффективных теплоизоляционных материалов с улучшенными техническими характеристиками на основе промышленных отходов, характерных для регионов Крайнего Севера. Рассмотрено влияние модифицирующих добавок на физико-технические свойства пеносиликатных материалов. Предложены составы и технологические режимы получения пеноматериалов теплоизоляционного назначения.
Белогурова О.А.1, Саварина М.А.2, Шарай Т.В.3
1-3Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: форстерит, магнийфосфатная связка, огнеупорный бетон, углеродсодержащий легкий бетон
Страницы: 30-40
Аннотация
Статья посвящена разработке неформованных материалов из техногенного сырья. Наибольшей популярностью пользуются огнеупорные бетоны, состоящие из заполнителя, вяжущего и добавок, твердеющие при нормальных условиях и имеющие ограниченную усадку при температуре применения. Они были получены из отходов Ковдорского горно-обогатительного комбината с использованием магнийфосфатного цемента. В результате исследований подобран зерновой состав шихты, установлено соотношение заполнителя и вяжущего для улучшения структурных свойств бетона, определено влияние состава и температуры термической обработки бетонов на физико-технические свойства. Замена традиционных обжиговых огнеупоров безобжиговыми изделиями позволяет ускорить строительство и ремонт тепловых агрегатов, принимать принципиально новые технические решения при разработке конструкций печей и приводит к повышению их эксплуатационных характеристик. Утилизация подобных отходов приведет к качественно новому использованию невозобновляемых природных ресурсов, ликвидации источников загрязнения окружающей среды, рекультивации занимаемых отходами земель.
Герасимова Л.Г.1, Щукина Е.С.2, Кузьмич Ю.В.3, Киселев Ю.Г.4
1, 2, 3, 4Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: черновой сфеновый концентрат, измельчение, наполнитель, адсорбент
Страницы: 41-49
Аннотация
Привлечение к переработке новых источников титанового сырья в виде техногенных отходов действующих горно-обогатительных производств является важной задачей, решение которой позволит повысить полноту использования природных ресурсов и получить при этом дефицитную продукцию функционального назначения. Проведенные исследования показали возможность использования чернового сфенового концентрата в качестве наполнителя строительных материалов и адсорбента для очистки жидких стоков путем изменения оптических и морфологических свойств измельченного концентрата.
Калинкина Е.В.1, Калинкин А.М.2, Иванова А.Г.3, Кругляк Е.А.4, Гуревич Б.И.1
1, 2, 3, 4, 5Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: композиционные вяжущие, зола ТЭЦ, кальцит, гипс, механоактивация
Страницы: 50-57
Аннотация
Приведены результаты изучения вяжущих свойств механоактивированной композиции, включающей золу Апатитской ТЭЦ с повышенным содержанием кальция, кальцитовый концентрат, полученный из апатит-карбонатитовых руд Ковдорского месторождения, и природный гипсовый камень. Установлено, что данная композиция, в зависимости от соотношения компонентов и условий твердения, проявляет свойства как гидравлического вяжущего, подобного известково-зольному, так и вяжущего воздушного твердения, сходного с гипсовым.
Бастрыгина С.В.1, Конохов Р.В.2
1, 2Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: кремнеземсодержащие добавки, легкий бетон на пористом заполнителе, прочностные характеристики
Страницы: 58-66
Аннотация
Изучено влияние кремнеземсодержащих добавок, полученных при выщелачивании отвального магнезиально-железистого шлака медно-никелевого производства, на прочностные свойства легкого бетона на пористом заполнителе. Установлено, что введение в состав бетонов добавок SiO2 в количестве 0,5–2,0 мас. % повышает прочность бетона в проектном возрасте на 15–40 % по сравнению с бездобавочным составом. Добавки также увеличивают удельную прочность бетона до 38–40 МПа, что позволяет отнести разрабатываемые бетоны к классу высокопрочных (Rуд ≥ 25 МПа).
Майоров Д.В.1, Копкова Е.К.2
1, 2Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: синтез, слоистые двойные гидроксиды, термическая обработка, регидратация, восстановление, слоистая структура
Страницы: 67-74
Аннотация
Методом твердофазного синтеза получены образцы Mg-Al СДГ состава Mg4Al2(OH)12·CO3·3,85H2O. Установлено, что в результате термообработки с последующей регидратацией синтезированные образцы Mg-Al СДГ восстанавливаются до состава Mg4Al2(OH)12·CO3·3H2O независимо от среды и продолжительности обработки. Показано, что регидратация в растворах NaHCO3 способствует увеличению размеров кристаллитов восстанавливаемых образцов Mg-Al СДГ, чего не наблюдается при восстановлении Mg-Al СДГ в водной среде. Увеличение продолжительности регидратации в растворах NaHCO3 приводит к росту кристаллитов восстанавливаемых Mg-Al СДГ, чего не наблюдается при регидратации в водной среде.
Тюкавкина В.В.1, Цырятьева А.В.2
1, 2Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: титаносиликатные порошки, нанодобавки, фотокаталитическая активность, портландцемент, прочность при сжатии, способность к самоочищению
Страницы: 75-82
Аннотация
Проведен сравнительный анализ состава и свойств титаносиликатных порошков, полученных с использованием техногенного сырья либо являющихся отходами производства, изучено их влияние на свойства цементных композиций. Показано, что эффективность действия нанодисперсных титаносиликатных порошков зависит от их удельной поверхности, фазового состава и от способа введения наноразмерных добавок в объем цементной матрицы. Несмотря на различия, наблюдаемые в химическом и фазовом составе, удельной поверхности, морфологии, они все проявляют фотокаталитическую активность в реакции разложения метиленового синего и самоочищающиеся и бактерицидные свойства в составе цементной матрицы, ускоряет гидратацию, способствует увеличению прочности вяжущего.
Майоров Д.В.
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: нефелин, эвдиалит, фосфаты циркония и титана, диоксид кремния, цветные металлы, сорбция
Страницы: 83-92
Аннотация
Синтезированы и изучены методами химического, рентгенофазового, БЭТ- и BJH-анализов образцы композиционных цирконий-титан-кремнеземсодержащих сорбентов. Показано, что все полученные образцы кремнеземсодержащих Zr-Ti-SiO2 сорбентов являются мезопористыми, при этом поры имеют преимущественно клиновидную форму с открытыми концами. Установлено, что модификация полученных образцов в Н+-форму оказывает меньшее влияние на их сорбционную емкость, чем их перевод в Na+-форму, не зависит от содержания в них SiO2 в интервале 10–30 % и уменьшается в ряду Cu2+-Cs+-Co2+-Sr2+.
Кременецкая И.П.1, Мазухина С.И.2, Дрогобужская С.В.3, Иванова Т.К.1, 4
1, 3, 4Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
2Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
4Лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики Центра наноматериаловедения Кольского научного центра Российской академии наук» Апатиты, Россия
Ключевые слова: серпентинитомагнезит, оксид кальция, осаждение цинка, термодинамическое моделирование
Страницы: 93-99
Аннотация
Представлены результаты эксперимента по осаждению цинка из сульфатных растворов щелочными реагентами (серпентинитомагнезит и оксид кальция). Методами рентгенофазового и микроморфологического анализов, а также термодинамического моделирования показано образование устойчивой метастабильной силикатной цинксодержащей фазы при использовании в качестве реагента метасерпентина. При использовании в качестве реагента оксида кальция осаждается цинкит.
Исаева Л.Г.
Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: воздушное загрязнение, дефолиирующие леса, горнопромышленные отходы, мелиоранты
Страницы: 100-106
Аннотация
Приведен краткий обзор сотрудничества Института проблем промышленной экологии Севера и Института химии технологии редкоземельных элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева, и опубликованы результаты исследований по разработке способов получения мелиорантов и применения их в зонах воздействия горно-металлургических предприятий для снижения отрицательных экологических последствий.
Калашник А.И.
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: горнопромышленные отходы, хранилище, ограждающая дамба, промышленная и экологическая безопасность, гидрогеомеханическое состояние, трансформация
Страницы: 107-112
Аннотация
Выявлены модельные особенности переуплотнения грунтов ограждающей дамбы и намывных отложений в хвостохранилище. Выявлены модельные закономерности изменения гидрогеомеханического состояния дамбы, определяющие ее механическую и фильтрационную устойчивость. Кроме того, установлено, что при неблагоприятном сочетании параметров грунтов ограждающей дамбы стационарная фильтрация может трансформироваться в гидродинамику водотока и размыв дамбы.
Банщикова Л.С.1, Калюжный И.Л.2
1, 2Государственный гидрологический институт, Санкт-Петербург, Россия
Ключевые слова: торфяная залежь, свойства болот, беспилотный летательный аппарат
Страницы: 113-119
Аннотация
Выбор оптимального расположения трасс на болотном массиве основан на применении ландшафтно-гидрологического подхода, предусматривающего оценку прочностных характеристик в различных типах болотных микроландшафтов. В работе приводятся прочностные характеристики залежи в зависимости от гидрологического режима олиготрофных болот. Генетическая классификация болот согласована с отраслевой инженерной классификацией торфяных оснований, согласно которой болота распределяются по характеру передвижения по ним строительной техники. Выбор трассы на мерзлом плоскобугристо-топяном болоте производился с применением квадрокоптера DJI Phantom 3, программ DJI Go (для управления процессом съемки) и Agisoft Photoscan (для обработки полученных материалов). Применение данного аппаратно-программного комплекса позволяет построить цифровую модель рельефа болота, а также ортофотоплан местности и в соответствии с видом болотного ландшафта выбрать оптимальную трассу передвижения технических средств, согласовав ее с несущей способностью болота.
Артемкина Н.А.
Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: Picea obovata, Pinus sylvestris, мониторинг, промышленное загрязнение, фенольные соединения, лигнин, тяжелые металлы
Страницы: 120-128
Аннотация
Установлено изменение содержания фенольных соединений и лигнина в хвое/листьях шести видов растений, произрастающих в еловых и сосновых лесах Кольского полуострова, в том числе подверженных промышленному воздушному загрязнению (Cu, Ni) различной степени интенсивности. Полученные результаты свидетельствуют о том, что реакция на промышленное загрязнение в значительной степени зависит от вида растения и места произрастания. Одни виды растений адаптируются к повышенным антропогенным нагрузкам за счет повышения концентраций фенольных соединений и лигнина, другие, наоборот, снижают эти показатели. Такие изменения в многолетних органах растений (хвое/листьях) могут привести к изменению скорости разложения их опада, что может повлиять на функционирование экосистем, например, замедлить биогеохимические циклы элементов питания. Очень перспективным выглядит биохимический мониторинг вечнозеленого кустарничка водяники Empetrum hermaphroditum из-за его устойчивости к загрязнению и однозначной реакции на него как в еловых, так и в сосновых лесах.
Данилова А.Д.1, Королева Н.Е.2, Новаковский А.Б.3
1, 2Полярно-альпийский ботанический сад-институт имени Н.А. Аврорина Кольского научного центра РАН
3Институт биологии КомиНЦ УрО РАН
Ключевые слова: гольцовые пустыни, горно-тундровый пояс, NMS-ординация, классификация Браун-Бланке, растительность, Хибинские горы, Кольский полуостров
Страницы: 129-139
Аннотация
В дополнение к имеющимся данным по дифференциации флоры гольцовых пустынь и горных тундр Хибинских и Ловозерских гор синтаксономический анализ растительности с использованием NMS-ординации также показал различие между поясами и дал возможность разграничить кустарничковые и лишайниковые сообщества и травяные и мелкотравно-моховые приснеговые сообщества в пределах горных тундр.