Оптимизация свойств силикатных материалов на основе известково-песчано-глинистого вяжущего

В настоящее время большинство полезных ископае­мых добывают наиболее высокопроизводительным от­крытым способом, удельный вес которого в мировой до­быче составляет 66%. Специфика добычи и обогащения алмазосодержащих руд состоит в извлечении и перера­ботке огромных масс горных пород. При открытой раз­работке месторождений полезных ископаемых в отвалы и хвостохранилища попадают значительные объемы вскрышных и вмещающих горных пород, основную мас­су которых составляют песчано-глинистые отложения.

Вскрышные песчано-глинистые породы Архангель­ской алмазоносной провинции (ААП) возможно исполь­зовать в качестве сырья для силикатных материалов. Замена традиционных материалов более дешевыми, до­ступными вскрышными породами ААП позволяет сни­зить содержание отходов в отвалах, существенно рас­ширить сырьевую базу и создать в районе добычи благо­приятные условия для жизнедеятельности человека [1,2].

Цель настоящего исследования — посредством моде­лирования и оптимизации зависимости изменения физико-механических показателей от технологических па­раметров автоклавного твердения получение на основе известково-песчано-глинистого вяжущего высокопус­тотных силикатных материалов, превосходящих по сво­им физико-механическим показателям традиционные известково-песчаные силикатные материалы. В иссле­довании использовали вскрышную песчано-глинистую породу месторождения имени М.В. Ломоносова ААП. Порода имеет светло-желтый цвет, по числу пластично­сти (3,5) и гранулометрическому составу относится к пылеватой супеси (табл. 1). Фракция более 0,005 мм состоит преимущественно из кварца. Фракция менее 0,005 мм представлена слабоокатанным кварцем, монт­мориллонитом, гидрослюдой и смешанослойными об­разованиями типа монтмориллонит-гидрослюда [2].

При производстве силикатных строительных мате­риалов важной задачей является подбор состава сырье­вой смеси и режима автоклавной обработки, обеспечи­вающих наилучшие физико-механические характе­ристики материала. Выявление оптимальных составов силикатных строительных материалов автоклавного твердения, исследование влияния отдельных компо­нентов и режимов автоклавной обработки на их техно­логические и физико-механические свойства возможно осуществить с использованием метода математического планирования эксперимента.

Изменяя соотношение компонентов сырьевых сме­сей и технологические параметры, возможно при мини­мальном использовании дорогостоящих компонентов и добавок обеспечить требуемые физико-механические показатели силикатных изделий, а также сократить энергозатраты. Это способствует снижению себестои­мости силикатных изделий.

Для выявления комплексного влияния содержания в составе известково-песчано-глинистого вяжущего супе­си и СаОакг, длительности изотермической выдержки и давления при автоклавной обработке на предел прочнос­ти при сжатии Д.ж, среднюю плотность рср и коэффици­ент размягчения Краз силикатных изделий проводили четырехфакторный эксперимент по методу ортогонального центрального композиционного планирования, резуль­таты которого представлены на номограммах (рис. 1).