Отходы горнорудных производств могут быть перспективным сырьем для получения современных строительных материалов. Это доказывает новое исследование ученых из Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева и Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН. В нем описаны технологические условия получения вспененных стеклокерамических материалов из хвостов обогащения алмазов месторождения имени Ломоносова в Архангельской области.

Исследование представлено в журнале Ceramics.

В 2016 годы правительство России приняло стратегию инновационного развития строительной отрасли до 2030 года, которая в том числе определила несколько характеристик современных строительных материалов. Их производство должно быть энергоэффективным и минимально воздействовать на окружающую среду. В процесс производства следует вовлекать промышленные отходы, а полученные материалы должны отвечать критериям энергоэффективности. Последнее особенно актуально для сурового климата арктических регионов.

Материалы, которые кольские исследователи получили в серии своих экспериментов, соответствуют всем этим критериям. В качестве основного сырья использовали песковую фракцию хвостов обогатительной фабрики №1 АО «Севералмаз», которая представляет собой красно-коричневый порошок. Для улучшения спекания керамической матрицы дополнительно использовали измельченный бой оконного и бутылочного стекла. В качестве пенообразователя использовали карбид кремния.

Микроструктуры образцов вспенивались при различных температурах / © Пресс-служба КНЦ РАН

Вспененная стеклокерамика имеет привлекательные для применения в строительстве и архитектуре свойства. Она достаточно мало весит благодаря высокой пористости, что упрощает транспортировку и монтаж изделий, является хорошим тепло- и звукоизолятором, устойчива к огню и влаге. Отдельно стоит отметить отличную формовочную способность подобных материалов, что позволяет создавать разнообразные архитектурные формы, и легкость в обработке.

Кроме того, полученный учеными материал можно назвать достаточно экологичным, поскольку его основные компоненты — это промышленные и бытовые отходы. Авторы отмечают, что стандартизировать материал «хвостов» при организации производства по предложенной технологии будет гораздо более проще, чем стеклобой, так как различное стекло может существенно отличаться по составу. Однако и эта задача имеет несколько технологических и организационных решений.

Исследователи получили образцы вспененной стеклокерамики, которые отвечают всем основным требованиям к строительным материалам, а также обладают теплоизолирующими свойствами. Такие характеристики позволяют использовать их для строительства в регионах с суровым климатом. Ожидается, что результаты лягут в основу разработки процессов производства инновационных строительных материалов, которые повысят энергоэффективность, надежность и долговечность зданий и сооружений, а переработка промышленных отходов поможет снизить воздействие на окружающую среду.