Engineering Sciences Series / 2023 year / Issue 4

Галина Борисовна Куншина1, Ирина Витальевна Бочарова2, Евгений Константинович Папынов3
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия
Ключевые слова: твердые электролиты, синтез, ионная проводимость, искровое плазменное спекание, электрохимический импеданс
Страницы: 9-14
Аннотация
В настоящее время в Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук разработаны новые эффективные способы синтеза неорганических твердых электролитов с высокой литий-ионной проводимостью при комнатной температуре. Это твердые электролиты состава Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 (LATP) и Li1+xAlxGe2-x(PO4)3 (LAGP) со структурой NASICON и со структурой граната состава Li7-3хAlxLa3Zr2O12 (LLZ) с широким окном электрохимической стабильности. Способы синтеза легко масштабируются, не требуют сложного технологического оборудования и защищены патентами РФ. Приводятся результаты физико-химического, термического и электрохимического исследований синтезированных материалов современными методами. Изучена морфология и микроструктура методом сканирующей электронной микроскопии. Значения удельной ионной проводимости LATP, LAGP и LLZ при комнатной температуре, измеренные методом импедансной спектроскопии, находились в интервале 10-3–10-4 См/см, что соответствует максимальным значениям для твердых электролитов указанного состава. Изучена температурная зависимость ионной проводимости в интервале 25–200 оС и определена энергия активации проводимости (0,28–0,42 эВ). По электрохимическим характеристикам синтезированные твердые электролиты являются перспективными материалами для твердотельных литий-ионных аккумуляторов.
Виктор Васильевич Лозанов1, Наталья Ивановна Бакланова2
Институт химии твёрдого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: иридий, гексаборид кальция, тройные бориды, высокотемпературный синтез
Страницы: 15-20
Аннотация
Исследовано влияние гексаборида кальция на взаимодействие HfB2 и TaB2 с иридием в зависимости от температуры и соотношения исходных реагентов. Показано, что замена половины диборида переходного металла на CaB6, а также повышение температуры приводят к значительному изменению фазового состава продуктов. Во всех смесях наблюдается образование кальций-иридий-содержащих фаз. Введение CaB6 подавляет образование некоторых тройных боридов гафния и тантала, а также интерметаллида тантала. Результат необходимо учитывать при разработке высокотемпературных материалов.
Дмитрий Владимирович Майоров1, Юрий Олегович Веляев2
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия,
Ключевые слова: нефелин, соляная кислота, разложение, диоксид кремния, скорость фильтрации
Страницы: 21-25
Аннотация
Представлены результаты исследований по изучению влияния технологических параметров (температуры, концентрации HCl и др.) на скорость разделения жидкой и твердой фаз реакционной пульпы от солянокислотного разложения нефелина. На основании полученных данных выбраны оптимальные условия разложения, при которых достигается наиболее высокая скорость фильтрования: концентрация кислоты 2530 %; температура процесса 8595 °С; продолжительность загрузки нефелина в кислоту 3,03,5 ч с дополнительной выдержкой 0,51 ч и расходом «затравки» 1015 % от массы нефелина.
Дмитрий Владимирович Майоров1, Елена Константиновна Копкова2
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: слоистый двойной гидроксид магния и алюминия, термическое разложение, регидратация, восстановление, структурно-поверхностные свойства
Страницы: 26-31
Аннотация
Приведены результаты исследований по определению влияния условий регидратации на структурно- поверхностные свойства восстановленных слоистых двойных гидроксидов магния и алюминия. Показано, что образцы, полученные восстановлением термического обработанного исходного Mg-Al СДГ в течение 2 ч (независимо от используемой среды) имеют показатели удельной поверхности (как общей, так и внешней), не отличающиеся от исходного образца СДГ, а их удельный объем пор возрастает в 1 ,3–1 ,5 раза (с 0,121 до 0,159–0,183 см3/г).
Надежда Павловна Маркова1, Ольга Яковлевна Березина2
2Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия
Ключевые слова: слоистый двойной гидроксид магния и алюминия, термическое разложение, регидратация, восстановление, структурно-поверхностные свойства
Страницы: 26-31
Аннотация
Приведены три варианта синтеза нанонитей индий-цинк оксида методом электроспиннинга, также результаты измерения чувствительности нанонитей к ультрафиолетовому облучению в диапазоне длин волн 230–290 нм. Показано, что наибольшей чувствительностью обладают нанонити, приготовленные из ацетата цинка двух водного с добавлением нитрата индия при соотношении In : Zn = 1 : 1.
Софья Михайловна Маслобоева1, Лариса Геннадьевна Арутюнян2, Михаил Николаевич Палатников3
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: пентаоксид ниобия, ниобат лития, шихта, легирование
Страницы: 38-43
Аннотация
Приведены результаты исследований по синтезу легированного одновременно магнием и иттрием пентаоксида ниобия (Nb2O5:Mg:Y) и полученной на его основе шихты ниобата лития (LiNbO3:Mg:Y). Разработана технологическая схема и определены оптимальные условия на каждой стадии процесса, в соответствии с которыми синтезирована монофазная шихта заданного состава, предназначенная для выращивания кристаллов ниобата лития высокого оптического качества.
Михаил Азарьевич Медков1, Дина Николаевна Грищенко2
Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия
Ключевые слова: стеклокерамика, диоксид циркония, пентоксид тантала, пиролиз органических растворов
Страницы: 44-50
Аннотация
Представлен метод синтеза функциональных стеклокерамических материалов на основе Bioglass 45S5 пиролизом смеси органических растворов. Получены образцы биостекол, допированные оксидами циркония(IV) и тантала(V). Исследовано влияние допирования на свойства биостекол методами РФА, РЭМ, ЭДС. Установлено изменение физических и химических свойств Bioglass 45S5 с увеличением содержания функциональной добавки. Полученные материалы перспективны для современной медицины и могут быть использованы для восстановления костной ткани, а также для лечения злокачественных новообразований.
Александр Михайлович Петров1, Елена ЛьвовнаТихомирова2, Роман Иванович Корнейков3, Светлана Владимировна Аксенова4, Владимир Иванович Иваненко5
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: жидкие радиоактивные отходы, радионуклиды серебра и сурьмы, оксогидрофосфаты титана(IV)
Страницы: 51-55
Аннотация
Показана перспективность применения сорбентов на основе оксогидроксофосфатов титана(IV) для глубокой очистки жидких радиоактивных отходов сложного химического состава от ионов Ag(I) и Sb(III). Установлено, что катионы Ag(I) эффективно извлекаются в щелочной среде, катионы Sb(III) — в кислой области в результате ионного замещения Н+ гидрофосфатных групп на катионы металлов. Поскольку в щелочной среде Sb(III) присутствует в анионной форме, то анионы Sb(III) извлекаются в результате ионного обмена на ОН--группы сорбционной матрицы.
Ирина Георгиевна Полякова1, Елена Олеговна Лушникова2, Зоя Геральдовна Тюрнина3, Наталья Геральдовна Тюрнина4
Институт химии силикатов имени И. В. Гребенщикова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
Ключевые слова: боратные стекла, кристаллизация, фазовые равновесия
Страницы: 55-61
Аннотация
Приведены результаты кристаллизации порошков стекол диборатного разреза системы Na2O-BaO-B2O3. Методами ДТА и РФА определены температуры стеклования, температурные области кристаллизации при скорости нагрева 10 К/мин, идентифицированы образующиеся кристаллические фазы, установлены природа и температуры их плавления. Показано, что исследуемый разрез не является псевдобинарной системой, это лишь частное сечение натриево-бариево-боратной системы. Фазой первичной кристаллизации в разрезе является соединение Na2O·2BaO·9B2O3, его поле охватывает подавляющую часть разреза. Второе известное тройное соединение, Na2O·2BaO·5B2O3, по-видимому, плавится перитектически . Установлено, что при длительной выдержке стекол в монолитном состоянии в них образуется новая фаза с ориентировочным составом Na2O·2BaO·6B2O3.
Алексей Станиславович Протасов1, Марина Олеговна Сенина2, Дмитрий Олегович Лемешев3
Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия
Ключевые слова: соосаждение, иттрий-алюминиевый гранат, морфология порошков, высокоплотная керамика
Страницы: 62-67
Аннотация
Получены высокодисперсные порошки прекурсоров иттрий-алюминиевого граната различными вариациями метода соосаждения: прямым осаждением, образным гетерофазным осаждением с использованием распылительной воронки. В экспериментах применены различные осадители (растворы гидроксида аммония, гидрокарбоната аммония) с использованием в качестве дисперсанта сульфата аммония и без него. Синтезированы порошки иттрий-алюминиевого граната. Проведены исследования морфологии и структуры порошков прекурсоров и граната, а также сравнительный анализ.
Михаил Александрович Рюмин
Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова Российской академии наук,
Ключевые слова: самарий, теплоемкость, термодинамические свойства
Страницы: 68-71
Аннотация
Приведены результаты термодинамического исследования группы неорганических соединений общей формулы Ln2M2O7, где M = Sn, Ti. Однофазные образцы получены методом обратного осаждения с последующим высокотемпературным синтезом. Рассчитаны кристаллографические параметры и показана их зависимость от радиуса элемента. Экспериментально изучены температурные зависимости теплоемкости в широком интервале температур. Проведено сравнение термодинамических свойств соединений самария со структурой типа пирохлора.
Сергей Александрович Сафарян1, Максим Леонидович Беликов2
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: кальцинирование, диоксид титана, фотокаталитическая активность
Страницы: 72-76
Аннотация
Приведены результаты изучения физико-химических и фотокаталитических свойств композитов на основе TiO2, модифицированного W, прокалённых при температуре 700 °C в диапазоне от 5 до 60 мин. Установлено, что кратковременное кальцинирование в течение 5 и 10 мин позволяет увеличить удельную поверхность порошков на 10–30 %. Увеличение фотокаталитической активности (ФКА) образцов по отношению к различным органическим красителям достигает 16 % в сравнении с образцами, прокалёнными при 600 °C.
Марина Олеговна Сенина1, Дарья Алексеевна Мартюхова2, Нелля Александровна Попова3
Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия
Ключевые слова: керамика, керамические волокна, поликристаллические волокна, высокотемпературная керамика, диоксид циркония, оксид алюминия Благодарности:
Страницы: 77-82
Аннотация
Представлен краткий анализ современного состояния развития технологии получения поликристаллических высокотемпературных оксидных волокон, в частности из диоксида циркония. Рассмотрены перспективы применения добавок, позволяющих улучшить механические свойства волокон.
Николай Васильевич Сидоров1, Александр Юрьевич Пятышев2, Павел Петрович Свербиль3, Александр Владимирович Скрабатун4, Михаил Николаевич Палатников5 1, 5
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Физический институт имени П. Н. Лебедева Российской академии наук, Москва, Россия
Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, Москва, Россия
Ключевые слова: ниобат лития, танталат лития, монокристалл, керамика, легирование, комбинационное рассеяние
Страницы: 83-87
Аннотация
Приведены результаты исследования структурного совершенства кристаллов и керамик ниобата и танталата лития различного состава. В твёрдых растворах семейства LiNbxTa1-xO3 с 0,4 ≤ x ≤ 0,6 обнаружены линии в спектрах КР как первого (в диапазоне 150–900 см-1), так и второго (в диапазоне 900–2000 см-1) порядков. Линии КР второго порядка в диапазоне 900–2000 см-1 были зарегистрированы нами также в монокристаллах ниобата и танталата лития одинарного легирования LiNbO3:Tb (2,24 мас. %), LiTaO3:Cr (0,005 мас. %), танталата лития двойного легирования LiTaO3:Cr (0,2):Nd (0,45 мас. %). Наблюдаемые линии в диапазоне 900–2000 см-1 объяснены как проявление обертонных процессов, соответствующих бифононам.
Максим Владимирович Смирнов1, Николай Васильевич Сидоров2, Михаил Николаевич Палатников3, Виталий Борисович Пикулев4
аил Николаевич Палатников3, Виталий Борисович Пикулев4 1, 2, 3Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия
Ключевые слова: ниобат лития, ортониобат гадолиния, ортониобат иттрия, центры люминесценции, дефекты Благодарности:
Страницы: 88-94
Аннотация
Исследуется влияние стехиометрии, типа и концентрации легирующего элемента, технологии спекания монокристаллов LiNbO3 и керамик ANbO4 (A — Gd, Y), полученных по разным технологиям, на фотолюминесцентные свойства. Кристалл LiNbO3конг показывает максимальную эмиссию от биполярона NbLi-NbNb, а в кристалле LiNbO3стех она минимальна. Изменение фотолюминесценции в кристаллах LiNbO3:Zn (0,04÷5,19 мол. % ZnO) и LiNbO3:Mg (0,19÷5,29 мол. % MgO) носит пороговый характер. Керамики YNbO4 и GdNbO4, полученные высокотемпературным отжигом, показывают меньший вклад центров свечения относительно горячепрессованных керамик.
Ольга Ростиславна Стародуб1, Николай Васильевич Сидоров2, Михаил Николаевич Палатников3
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия 1
Ключевые слова: ниобат лития, моделирование, кластеры, вакансионные модели, точечные дефекты катионной подрешётки, монокристаллы, сегнетоэлектрики
Страницы: 95-99
Аннотация
В рамках полуклассического атомистического подхода и разработанной нами модели на основе кислородных октаэдров было выполнено компьютерное моделирование процессов упорядочения структурных единиц, происходящих при образовании в номинально чистых и легированных кристаллах энергетически равновесных кислородно-октаэдрических кластеров в кристалле ниобата лития (LiNbO3) с разным отношением Li/Nb. Показано, что существует энергетически выгодный, имеющий оптимум энергии, размер кластера, внутри которого организуется определённая структура, стремящаяся к структуре конгруэнтного кристалла. Определено также, что из-за потери электронейтральности кластер строго стехиометрического состава не может существовать.
Надежда Ивановна Стеблевская1, Маргарита Витальевна Белобелецкая2
Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия
Ключевые слова: люминофоры, экстракционно-пиролитический метод, редкоземельные элементы
Страницы: 100-105
Аннотация
Обсуждены общие условия синтеза люминофоров на основе смешанных оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ) и редких элементов низкотемпературным экстракционно-пиролитическим методом. Исследована зависимость морфологии, состава и относительной интегральной интенсивности люминесценции люминофоров от температуры пиролиза прекурсоров.
Роман Алексеевич Титов1, Александра Владимировна Кадетова2, Ольга Владимировна Токко3, Николай Васильевич Сидоров4, Михаил Николаевич Палатников5
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия 3Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия
Ключевые слова: ниобат лития, легирование бором, рентгеноструктурный анализ, дефекты
Страницы: 106-112
Аннотация
Легирование шихты конгруэнтного состава (R = [Li]/[Nb] = 0,946) борной кислотой приводит к повышению стехиометрии (R = 0,96) кристалла LiNbO3:B (144·10-5 мас. % B в конусе). С применением рентгеноструктурного анализа установлено, что в структуре кристалла LiNbO3:B отсутствуют дефекты NbLi, но присутствуют дефекты NbV. Показано, что локализация катиона бора в структуре кристалла LiNbO3:B вблизи дефекта NbV будет наиболее предпочтительна в гранях вакантных тетраэдрических пустот, общих с литиевыми либо с вакантными кислородными октаэдрами O6.
Наталья Геральдовна Тюрнина1, Сергей Игоревич Лопатин2, Зоя Геральдовна Тюрнина3, Сергей Михайлович Шугуров4, Ирина Георгиевна Полякова5, Сергей Иванович Свиридов6
Институт химии силикатов имени И. В. Гребенщикова Российской академии наук, Санкт–Петербург, Россия
Санкт–Петербургский государственный университет, Санкт–Петербург, Россия
Ключевые слова: система Na2O-BaO-B2O3, плотность, микротвердость, термодинамические свойства, показатель преломления, температуры плавления / ликвидуса
Страницы: 113-118
Аннотация
В системе Na2O-BaO-B2O3 синтезировано 38 образцов, часть из которых являлось стеклообразными, часть — закристаллизованными. Степень взаимодействия исходных реагентов в процессе синтеза контролировалась. Идентификация кристаллических фаз проводилась с помощью рентгенофазового анализа на дифрактометре «ДРОН–3М» с использованием CuKα-излучения и базы данных порошковой дифрактометрии PDF–2. В закристаллизованных образцах были идентифицированы следующие кристаллические фазы: β-BaВ2O4, NaBO2, NaBaB9O15. Для стеклообразных образцов исследуемой системы были измерены плотность, микротвердость, показатель преломления и определены температуры плавления / ликвидуса. Установлено, что характер зависимости вышеперечисленных свойств от содержания оксида натрия при постоянном содержании оксида бора носит линейный характер. Исследование процессов парообразования и термодинамических свойств системы Na2O-BaO-B2O3 проводилось методом дифференциальной высокотемпературной масс–спектрометрии на масс–спектрометре МС–1301 при энергии ионизирующих электронов 30 эВ. Изучаемые образцы испаряли из сдвоенной однотемпературной камеры Кнудсена, изготовленной из молибдена. В одну из ячеек камеры загружали образец, а в другую, сравнительную, попеременно оксид бора или борат натрия. Нагрев камеры осуществлялся электронной бомбардировкой, температуру измеряли оптическим пирометром ЭОП–66. Установлено, что в результате взаимодействия оксидов Na2O, BaO и B2O3 в конденсированной фазе образуются бораты натрия и бария. Изученная система характеризуется избирательным испарением NaBO2 в температурном интервале 1290–1350 K. Определены значения активности NaBO2 и B2O3 в зависимости от состава конденсированной фазы при температуре 1330 K. Активность BaB2O4 вычислялась по уравнению Гиббса — Дюгема. Полученные величины энергий Гиббса смешения и избыточных энергий Гиббса свидетельствуют о значительных отклонениях системы Na2O-BaO-B2O3 от идеального поведения.
Алена Владимировна Ульянова1, Марина Олеговна Сенина2
Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия
Ключевые слова: оксид галлия, алюмомагниевая шпинель, твердые растворы, фазообразование
Страницы: 119-124
Аннотация
Приведены результаты исследования влияния концентрации спекающей добавки, оксида галлия, на температуру и процесс фазообразования. Показана микроструктура MgAl2О4 со спекающей добавкой. Установлено понижение температуры образования твердых растворов в системе алюмомагниевая шпинель — оксид галлия с увеличением концентрации добавки. Определены параметры кристаллической решетки для каждого из изученных составов.
Павел Павлович Федоров
Институт общей физики имени А. М. Прохорова Российской академии наук, Москва, Россия,
Ключевые слова: фазовые диаграммы, низкотемпературные равновесия, третий закон термодинамики, полевые шпаты, диоксид циркония
Страницы: 125-128
Аннотация
Рассмотрены вопросы изучения низкотемпературного фазообразования в системах, являющихся основами получения функциональных материалов. Использование солевых флюсов (нитратов и сульфатов щелочных металлов) является эффективным методом ускорения достижения равновесия во фторидных и оксидных системах. Экстраполяция фазовых равновесий до абсолютного нуля температуры с учетом требований третьего закона термодинамики является мощным методом получения соответствующей информации. Представлены сводные фазовые диаграммы систем ZrO2-Sc2O3 и альбит — анортит.
Андрей Сергеевич Шарлаев1, Ольга Яковлевна Березина2, Денис Николаевич Ларионов3, Николай Александрович Праслов4
Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия 1
Ключевые слова: нанонити, электроспиннинг, пентаоксид ванадия, катод, литий-ионный аккумулятор
Страницы: 129-133
Аннотация
Синтезированы нанонити пентаоксида вадания (чистые и легированные никелем) методом электроспиннинга. Чистые нанонити пентаоксида ванадия обладают высокой начальной удельной емкостью (330 мАч·г-1 при плотности тока 0,058 А/г), однако недостаточной стабильностью. Легирование никелем (5 % ат.) привело к уменьшению диаметра на 25 % и улучшению электрохимических характеристик: изначальной емкости в 1,4 раза и стабильности в 1,8 раза.
Кирилл Андреевич Яковлев1, Дмитрий Владимирович Майоров2
Ключевые слова: гидратированный оксид алюминия, гидроксокарбонат алюминия-аммония, NH4-давсонит, двойной карбонат иттрия-аммония, иттрий-алюминиевый гранат, слоистый двойной гидроксид магния и алюминия
Страницы: 134-138
Аннотация
Представлены результаты исследований по изучению физико-химических основ синтеза керамообразующих материалов — оксидов алюминия и иттрия — с заданными формой, размером, примесным и фазовым составами методами гидротермального синтеза. Показано влияние прекурсора на физико-химические свойства получаемой шихты алюмооксидной керамики.
Светлана Евгеньевна Баранцева1, Юрий Александрович Климош2, Ростислав Юрьевич Попов3, Ирина Михайловна Азаренко4, Мария Андреевна Курилович5
Белорусский государственный технологический университет, Минск, Республика Беларусь
Ключевые слова: гранитоиды, базальты, диабазы, глауконитсодержащие породы, сырьевые композиции, силикатные материалы
Страницы: 139-144
Аннотация
Разработана рецептура сырьевых композиций, содержащих в качестве основного компонента магматические и осадочные породы разведанных месторождений Республики Беларусь, получены керамические материалы, стекла, петроситаллы и каменное литье. Оценка физико-химических процессов, происходящих при нагревании исследуемых пород, формировании структуры и фазообразовании материалов в процессе их термической обработки позволила разработать научные основы получения силикатных материалов с необходимым комплексом физико-химических свойств.
Светлана Валентиновна Бастрыгина
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия,
Ключевые слова: глинистое сырье, термоактивация, модифицированный цементный камень, гидратация, структурообразование
Страницы: 145-150
Аннотация
Проанализировано действие термоактивированных глин на процессы гидратации, структурообразования и прочностные свойства цементного камня. Показано, что обожженная при 500 и 600 °С полиминеральная глина позволяет заменить до 5–10 % портландцемента без потери прочности композиционного цементного камня. Все образцы показали прочность в 28-суточном возрасте в пределах 102–105 МПа, что на 25 % выше прочности контрольного состава. Присутствие в составе цементного камня термоактивированных глин способствует образованию низкоосновных гидросиликатов кальция и формированию плотной структуры.
Ольга Александровна Белогурова1, Марина Анатольевна Саварина2, Татьяна Валентиновна Шарай3
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: форстерит, огнеупорный бетон, углеродсодержащий легкий бетон, формовочная смесь, магнийфосфатный цемент, прочность, плотность, изменение объема, режимы термообработки
Страницы: 151-156
Аннотация
На основе отхода обогатительного производства Ковдорского ГОКа и магнийфосфатной связки получены: огнеупорный бетон, легкий углеродсодержащий бетон, формовочные смеси для нагреваемой оснастки в литейном производстве. Подобран зерновой состав шихты, найдено соотношение заполнителя и связующего для улучшения структурных свойств вышеперечисленных материалов. Представлены графические зависимости технических показателей от фракционного состава шихты и условий термообработки. Утилизация отходов Ковдорского ГОКа позволит устранить источники загрязнения окружающей среды, восстановить земли ими занятые.
Татьяна Павловна Белогурова1, Ирина Анатольевна Миханошина2
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия 1
Ключевые слова: нанодисперсный диоксид кремния, кремнеземсодержащие добавки, нефелинсодержащие породы, уртит Для цитирования:
Страницы: 157-162
Аннотация
ация Изучены нанодисперсные порошки кремнезема, полученные из эвдиалитового, нефелинового и нефелин- эгиринового концентратов. Порошки с удельной поверхностью до 520 м2/г, содержащие 71 –81 мас. % SiО2, исследовались в качестве кремнеземсодержащих добавок в бетоны. Показано, что наибольшую удельную поверхность и пористость имеет порошок кремнезема, выделенный из сульфатного раствора от разложения нефелинового концентрата. Установлены оптимальные дозировки добавок из различных концентратов в бетон в пределах 0,5–1,0 % от массы цемента.
Елена Владимировна Богатырева1, Михаил Владимирович Генкин2, Алексей Владимирович Евтушенко3, Алексей Александрович Комков4
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия
«Объединенная химическая компания Уралхим», Москва, Россия
Ключевые слова: дигидратный гипс, полугидратный гипс, механоактивация, конверсия
Страницы: 163-167
Аннотация
Исследована возможность перехода CaSO4.2H2O в CaSO4.0,5H2O в воде при кипении при атмосферном давлении. Показано, что данный переход возможен, если проведена предварительная механоактивация кристаллов CaSO4.2H2O.
Александр Михайлович Калинкин1, Елена Владимировна Калинкина2, Екатерина Алексеевна Кругляк3, Алла Геннадьевна Иванова4
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: геополимеры, зола ТЭЦ, карбонаты, механоактивация Благодарности:
Страницы: 168-174
Аннотация
Представлены результаты исследований по синтезу геополимеров на основе механоактивированных смесей золы Апатитской ТЭЦ с карбонатами магния, кальция, стронция и бария. Показано, что с точки зрения прочности геополимеров кальцит СаСО3 является самой эффективной добавкой к золе. Влияние карбонатной добавки к золе на физико-механические свойства геополимеров рассмотрено с позиций реакционной способности карбонатов щелочно-земельных металлов в отношении щелочного агента.
Елена Владимировна Калинкина1, Екатерина Алексеевна Кругляк2, Анна Геннадьевна Иванова3, Александр Михайлович Калинкин4
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: зола ТЭЦ, нефелин, гидроксид натрия, геополимер
Страницы: 175-180
Аннотация
Изучены процессы твердения геополимеров, содержащих низкокальциевую золу Апатитской ТЭЦ и нефелиновый концентрат, с применением предварительной механической активации при использовании в качестве затворителя растворов гидроксида натрия. Рассмотрено влияние различных факторов (продолжительность и условия механоактивации, состав смеси, концентрация раствора NaOH, условия твердения) на прочность при сжатии геополимеров.
Надежда Кимовна Манакова1, Ольга Васильевна Суворова2
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия
Ключевые слова: кремнеземсодержащее сырье, минеральные наполнители, неорганические теплоизоляционные материалы, жидкое стекло, порообразователи, плотность, теплопроводность
Страницы: 181-187
Аннотация
Рассмотрена возможность создания неорганических вспененных материалов на основе кремнеземсодержащего сырья, жидкостекольного связующего и минеральных наполнителей, в том числе горнопромышленных отходов, стекло- и золоотходов. Авторами предложены составы и условия получения материалов, соответствующих нормативным требованиям, предъявляемым к материалам и изделиям строительным теплоизоляционным.
Aнна Валериковна Мартиросян1, Ниннель Вагинаковна Гургенян2, Аида Еиазаровна Григорян3, Мелида Фрунзевна Костандян4, Нвард Карапетовна Варданян5, Гарри Вазгенович Татосян6
Институт общей и неорганической химии имени М. Г. Манвеляна Национальной академии наук Республики Армения, Ереван, Армения
Ключевые слова: теплопроводность, средняя плотность, отходы горных пород, микроволновый синтез, неорганические вяжущие
Страницы: 188-194
Аннотация
Исследована технология получения композиционного теплоизолятора-пеноматериала, путем утилизации отходов алюмосиликатных горных пород Армении таких, как туф (разных месторождений), перлит и цеолит, минуя традиционный энергоемкий высокотемпературный и длительный процесс получения, применив метод микроволнового синтеза, который имеет много преимуществ по сравнению с обычным. Разработаны составы образцов и определены оптимальные режимы термообработки в зависимости от вида горной породы. С целью обеспечения конкурентоспособности материала процесс термообработки проводился в микроволновой печи марки MWA 268 BL в интервале мощностей от 90 до 600 Вт. Свойственный микроволновому синтезу объемный прогрев позволяет получать материал с равномерной пористостью и структурой, а также значительно сократить время термообработки, что способствует повышению качества изделий и энергосбережению. Определены основные свойства материала такие, как теплопроводность и средняя плотность.
Ирина Константиновна Мирошниченко1, Полина Викторовна Семёнова2, Елена Владимировна Прибыткова3, Константин Юрьевич Терентьев4
Северный Арктический федеральный университет имени М. В. Ломоносова, Архангельск, Россия
Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н. П. Лаверова Уральского отделения Российской академии наук, Архангельск, Россия
Ключевые слова: биотестирование, окислительный стресс, глутатионредуктаза, малоновый диальдегид, восстановленный глутатион
Страницы: 195-200
Аннотация
Приведены результаты исследования содержания малонового диальдегида (МДА), восстановленного глутатиона, активности глутатионредуктазы гидробионтов для идентификации окислительного стресса при воздействии экстракта донных грунтов реки Северной Двины. Были использованы ткани сига обыкновенного (Coregonus lаvaretus) отобранного в рамках ежегодных мониторинговых исследований и образцы тест-культуры культуры данио (Danio rerio). Полученные результаты выявили различия в уровнях маркеров в различных тканях сига: наибольшие содержания маркеров зафиксированы в печени. Эксперимент с тест-культурой показал усиление окислительного стресса при воздействии экстрактов донных грунтов, проявившееся в изменении уровней маркерных показателей в рыбах данио.
Андрей Васильевич Таскин1, Татьяна Григорьевна Черкасова2, Роман Сергеевич Федюк3, Валерий Иванович Петухов4, Демьян Романович Федотов5, Никита Дмитриевич Кулаков6, Егор Андреевич Матвеев7, Игорь Иванович Панарин8
Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия
Ключевые слова: вые слова: золошлаковые отходы, отходы угледобычи и углеобогащения, алюмосиликаты, строительные материалы, бесцементные вяжущие
Страницы: 201-206
Аннотация
Приведены результаты научных исследований по разработке комплексной технологии переработки отходов угледобычи и углепереработки в том числе в строительные материалы и минеральные вяжущие вещества. В производственных условиях апробирована технология извлечения недожога, шлакового песка, железосодержащего концентрата и микросфер.
Вера Владимировна Тюкавкина1, Анна Васильевна Цырятьева2 1, 2
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия 1 v.tiukavkina@ksc.ru, http://orcid.org/0000-0003-1593-8782
Ключевые слова: мелкозернистые бетоны, титаносиликатные добавки, портландцемент, прочность, способность к самоочищению, морозостойкость, истираемость, водопоглощение
Страницы: 207-212
Аннотация
Представлены результаты исследования по получению мелкозернистых бетонов с улучшенными технико- эксплуатационными свойствами и самоочищающейся поверхностью. В качестве модифицирующей добавки в бетон рассматривались нанодисперсные титаносиликатные порошки, являющиеся отходом производства титаносиликатного сорбента. Определено, что применение титаносиликатной добавки способствует повышению прочности и морозостойкости, снижению водопоглощения и истираемости мелкозернистого бетона и придает его поверхности способность к самоочищению как в ультрафиолетовой, так и в видимой областях спектра.
Елена Викторовна Фоменко1, Галина Валерьевна Акимочкина2, Александра Сергеевна Гареева3, Александр Георгиевич Аншиц4
Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук, Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», Красноярск, Россия
Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Ключевые слова: аэродинамическая классификация, летучая зола, дисперсные микросферы, РМ10, керамические материалы
Страницы: 213-219
Аннотация
Приведены результаты аэродинамического выделения фракций дисперсных микросфер, относящихся к экологически опасным взвешенным веществам РМ10, из летучей золы от сжигания бурых углей. Показано, что дисперсные зольные отходы потенциально пригодны для создания керамических материалов различного назначения, которые по своим характеристикам не уступают известным аналогам.
Сергей Минуллович Шайдуллин1, Павел Васильевич Козлов2, Михаил Борисович Ремизов3
Федеральное государственное унитарное предприятие «ПО “Маяк”», Озерск, Россия
Озерский технологический институт –– филиал Национального исследовательского ядерного университета (Московского инженерно-физического института), Озерск, Россия
Ключевые слова: боросиликатное стекло, огнеупорный материал, остекловывание, коррозионная стойкость
Страницы: 220-225
Аннотация
Срок службы печей остекловывания, как правило, лимитируется не общим неудовлетворительным состоянием всей огнеупорной кладки, а разрушением (часто аварийным) ограниченного числа конструктивных элементов варочного бассейна и газового пространства в зонах варки и максимальных температур. Боросиликатное стекло характеризуется более высокой температурой варки и обладает повышенной коррозионной активностью. В данной работе проведены испытания коррозионной стойкости огнеупорных материалов в расплавах боросиликатных стекол.
Кирилл Андреевич Яковлев1, Дмитрий Владимирович Майоров2
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия 2
Ключевые слова: нефелин, муллит, безобжиговый огнеупор, алюмофосфатная связка, фазовый состав
Страницы: 226-231
Аннотация
Рассматривается получение муллитокремнеземистых огнеупоров на основе продуктов переработки нефелина с применением алюмофосфатной связки. Приведены зависимости физико-технических свойств полученного продукта от плотности связующего. Исследованы фазовые превращения муллитокремнеземистого огнеупора при термообработке в пределах 600÷1200 °C.