Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

А. А. Сокорев, старший преподаватель, каф. литейных технологий и художественной обработки материалов (ЛТиХОМ), эл. почта: RCstuff@ya.ru
С. С. Мишуров, ведущий инженер, каф. обработки металлов давлением (ОМД), эл. почта: mishurovs@mail.ru
Е. А. Наумова, доцент кафедры ОМД
Н. В. Летягин, аспирант, каф. ОМД

Известно, что стоимость природного керамического сырья с каждым годом становится все выше, несмотря на применение современного автоматизированного оборудования, организацию и автоматизацию производств, что связано с истощением месторождений. Поэтому перспективно применение дешевых промышленных отходов, соответствующих по своим химическим и технологическим свойствам дорогостоящим природным аналогам. Рассмотрены отработанный катализатор производства синтетического каучука ИМ-2201 и шамотная крошка, образующаяся при ремонте футеровок из кирпича марки ША-5. В результате определения гранулометрического состава на лазерном дифрактометре установлено, что ИМ-2201 по своему химическому и гранулометрическому строению частиц сопоставим со своими аналогами: белым электрокорундом и пигментным оксидом хрома (III). Дифференциальные кривые белого электрокорунда и пигментного оксида хрома имеют один максимум с плавным характером перегибов, в отличие от многокомпонентных композитов — отходов, исследуемых в работе. Также при исследовании фракционного состава ИМ-2201 установлено содержание в нем четырех ярко выраженных фракций. Число фракций, их твердость и огнеупорность возрастают с увеличением размеров частиц. Результаты исследования гранулометрического состава шамотной крошки позволяют говорить о том, что ее можно применять как крупнозернистый наполнитель. Полученные в ходе исследований показатели могут служить основанием для проведения лабораторных и промышленных испытаний предложенных промышленных отходов, например в технологии литья по выплавляемым моделям, в качестве замены дорогостоящих корундовых и алюмосиликатных огнеупорных наполнителей разовых форм.

Статья подготовлена в рамках Соглашения № 11.7172.2017/8.9 «Исследования в области синтеза конструкционных и функциональных материалов на основе алюминия и железа, функционально-градиентных покрытий нового поколения и создание новых подходов их диагностики».

1. Yu-Ling Wei, Chang-Yuan Lin, Shao-Hsiang Cheng, Paul Wang H. Recycling steel-manufacturing slag and harbor sediment intoconstruction materials // Journal of Hazardous Materials. 2014. Vol. 265. P. 253–260.
2. Skripnyak V. V., Skripnyak V. A. Predicting the mechanical properties of ultra-high temperature ceramics // Letters on Materials. 2017. Vol. 7, Iss. 4. P. 407–411.
3. Nemat S., Ramezani A., Emami S. M. Possible use of waste serpentine from Abdasht chromite mines into the refractory and ceramic industries // Ceramics International. 2016. Vol. 42, Iss. 16. P. 18479–18483.
4. Chen J., Zhao H., Zheng H., Li Z., Zhang J. Effect of the calcium alumino-titanate particle size on the microstructure and properties of bauxite-SiC composite refractories // Ceramics International. 2018. Vol. 44, Iss. 6. P. 6564–6572.
5. Stolboushkin A. Yu., Akst D. V., Fomina O. A. Analysis of waste coal from the enterprises of Kemerovo region as raw materials for production of ceramic materials // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 84. P. 1–8 (012037).
6. ГОСТ 28818–90. Материалы шлифовальные из электрокорунда. Технические условия. — Введ. 01.01.1991.
7. ГОСТ 2912–79. Хрома окись техническая. Технические условия. — Введ. 01.01.1980.
8. ГОСТ 390–96. Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения и массового производства. Технические условия. — Введ. 30.06.1997.
9. ТУ 38.103706–90. Катализаторы ИМ-2201, ИМ-2201М. Введ. 01.01.1991.
10. Lamberov A. A., Egorova S. R., Gilmanov Kh. Kh., Kataev A. N., Bekmukhamedov G. E. Pilot Tests of the Microspherical Aluminochromium KDI-M Catalyst for iso-Butane Dehydrogenation // Journal of catalysis in industry. 2017. Vol. 9, Iss. 1. P. 17–22.
11. Abdrakhimov V. Z. Use of Aluminum-Containing Waste in Production of Ceramic Materials for Various Purposes // Journal of refractories and industrial ceramics. 2013. Vol. 54, Iss. 1. P. 7–16.
12. ГОСТ 27707–2007. Огнеупоры неформованные. Методы определения зернового состава. — Введ. 01.06.2008.
13. ПНД Ф 12.4.2.1–99. Отходы минерального происхождения. Рекомендации по отбору и подготовке проб. Общие положения. — Утв. 24.03.1999.
14. ГОСТ 3647–80. Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля (с Изменениями № 1, 2). — Введ. 01.01.1982.
15. Sharapova V. V. Prospects for Using Combined Metallurgical Production Technogenic Raw Material in the Refractory Industry // Refractories and industrial ceramics. 2013. Vol. 54, Iss. 3. P. 160–165.
16. Сокорев А. А., Матвеенко И. В. О результатах измельчения огнеупорных глин до наноразмерного состава // Литейное производство. 2011. № 3. С. 11–13.
17. Felk A. Fine-Milling and Air Classification of Ceramic Materials by the Dry Method // Journal of Glass and Ceramics. 2014. Vol. 71, Iss. 3–4. P. 92–95.
18. Gerberich William W., Ballarini Roberto, Hintsala Eric D. Toward Demystifying the Mohs Hardness Scale // Journal of the Аmerican ceramic society. 2015. Vol. 98, Iss. 9. P. 2681–2688.
19. Whitney Donna L., Broz Margaret, Cook Robert F. Hardness, toughness, and modulus of some common metamorphic minerals // American mineralogist. 2007. Vol. 92, Iss. 2–3. P. 281–288.
20. Broz M. E., Cook R. F., Whitney D. L. Microhardness, toughness, and modulus of Mohs scale minerals // American mineralogist. 2006. Vol. 91, Iss. 1. P. 135–142.
21. Сокорев А. А. Матвеенко И. В. Одновременное определение зернового состава и коллоидальности глин после их механохимической активации // Литейное производство. 2017. № 5. С. 11–15.
22. Peretokina N. A., Doroganov V. A., Grudina V. A., Pogikyan A. N. Heat-insulating propertie of refractory materials made with the use of artificial ceramic binders // Russian Journal of Refractories and Industrial Ceramics. 2016. Vol. 57, Iss. 2. P. 189–191.
23. Haiqiang Ma, Tian Yuming, Zhou Yi. Effective reduction of sintering temperature and breakage ratio for a low-cost ceramic proppant by feldspar addition // International journal of applied ceramic technology. 2018. Vol. 5, Iss. 1. P. 191–196.
24. Ren X., Ma B. Y., Zhang Y. Effects of sintering temperature and V₂O₅ additive on the properties of SiC – Al₂O₃ ceramic foams // The Journal of Alloys and Compound. 2018. Vol. 732. P. 716–724.