Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова, Архангельск, РФ

Айзенштадт А. М., зав. кафедрой, д-р хим. наук, профессор, a.isenshtadt@narfu.ru

Морозова М. В., доцент, канд. техн. наук, доцент, m.morozova@narfu.ru

Фролова М. А., доцент, канд. хим. наук, доцент, m.aizenstadt@narfu.ru

АО «Севералмаз», Архангельск, РФ

Тюрин А. М., начальник отдела, канд. техн. наук, TyurinAM@severalmaz.alrosa.ru

В процессе обогащения кимберлитовых руд месторождения им. М. В. Ломоносова АО «Севералмаз» песчано-глинистая порода в виде седиментационно устойчивой водной суспензии направляется в хвостохранилище. Для осветления оборотной воды и выделения сапонитсодержащей твердой фазы создана и реализована опытно-промышленная установка, работающая по технологии, которая предусматривает получение воды необходимого качества и отделение осадка (кека) в качестве многотоннажного отхода. Предложен механизм получения из кека минерального сапонитсодержащего порошка (МСП) и дана оценка возможности его использования в качестве добавки в вяжущие композиции. Представлена принципиальная схема технологической линии производства МСП.

Исследования выполнены при поддержке проекта (Постановление Правительства РФ № 218) «Создание высокотехнологичной системы подготовки оборотной воды обогатительной фабрики АО «Севералмаз» с переработкой отходов в товарную продукцию», соглашение № 075-11-2023-013 от 15.02.2023 г.

1. Алексеев А. И., Зубкова О. С., Полянский А. С. Усовершенствование технологии обогащения сапонитовой руды в процессе добычи алмазов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2020. № 1. С. 74–80.
2. Миненко В. Г., Макаров Д. В. Об использовании сапонита — продукта осветления оборотных вод алмазодобывающих предприятий Архангельской области // Всероссийские научные чтения памяти ильменского минералога В. О. Полякова. 2018. № 19. С. 62–67.
3. Суворова О. В., Миненко В. Г., Самусев А. Л. и др. Получение керамических строительных материалов из сапонитсодержащих отходов // Минералогия техногенеза. 2016. Т. 17. С. 105–117.
4. Муртазаев А. Ю., Исмаилова З. Х. Использование местных техногенных отходов в мелкозернистых бетонах // Строительные материалы. 2008. № 3. С. 57–58.
5. Малыгина М. А., Айзенштадт А. М., Королев Е. В., Дроздюк Т. А., Фролова М. А. Аспекты электролитной коагуляции сапонитсодержащей суспензии оборотной воды горноперерабатывающих предприятий // Экология и промышленность России. 2022. Т. 26, № 11. С. 27–33.

6. Сивальнева М. Н., Строкова В. В., Нелюбова В. В. и др. Методы оценки механоактивированного минерального сырья для композиционных вяжущих // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2023. № 9. С. 8–22.
7. Saedi A., Jamshidi-Zanjani A., Mohseni M., Khodadadi Darban A. Mechanical activation for sulfidic tailings treatment by tailings: Environmental aspects and cement consumption reduction // Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 19. DOI: 10.1016/j.cscm.2023.e02632
8. Manosa J., Gomez-Carrera A. M., Svobodova-Sedlackova A., Maldonado-Alameda A., Fernandez-Jimenez A., Chimenos J. M. Potential reactivity assessment of mechanically activated kaolin as alternative cement precursor // Applied Clay Science. 2022. Vol. 228. DOI: 10.1016/j.clay.2022.106648
9. Popov A. L., Strokova V. V., Mestnikov A. E. Analysis of the quality of quartz-feldspar sand as a component of a composite binder // Key Engineering Materials. 2021. Vol. 887. P. 516–520.
10. Нецвет Д. Д., Нелюбова В. В. Реологические характеристики вяжущего для пенобетона с комплексом минеральных модификаторов // Труды Кольского научного центра РАН. 2021. Т. 12, № 2. С. 180–184.
11. Zawal D., Grabiec A. M. Influence of selected mineral additives on properties of recycled aggregate concrete (RAC) considering eco-efficiency coefficients // Case Studies in Construction Materials. 2022. Vol. 17. DOI: 10.1016/j.cscm.2022.e01405
12. Nagrockiene D., Girskas G., Skripkiunas G. Properties of concrete modified with mineral additives // Construction and Building Materials. 2017. Vol. 135. P. 37–42.
13. Сивальнева М. Н., Нелюбова В. В., Кобзев В. А. Эволюция бесцементных наноструктурированных вяжущих различной топогенетической принадлежности // Строительство и техногенная безопасность. 2019. № 14. С. 73–83.
14. Yangyang Z., Jun C., Qingxin Z., Wing L. L., Peiliang S., Yanjie S., Dahai Z., Chi S. P. Effect of dosage of silica fume on the macro-performance and micro/nanostructure of seawater Portland cement pastes prepared with an ultra-low waterto-binder ratio // Cement and Concrete Composites. 2022. Vol. 133. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2022.104700
15. Морозова М. В., Айзенштадт А. М., Махова Т. А. Применение сапонитсодержащего материала для получения морозостойких бетонов // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 1. C. 28–31.
16. Худякова Л. И., Войлошников О. В. Влияние способов активации на свойства композиционных вяжущих материалов // Строительные материалы. 2017. № 7. С. 64–67.
17. Ибрагимов Р. А., Королев Е. В. Физико-механические свойства бетона из механоактивированных минеральных компонентов // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 8. С. 49–56.
18. Yating Z., Xingyi Z. Effect of nano-silica on the mechanical performance and microstructure of siliconaluminum-based internal-cured concrete // Journal of Building Engineering. 2023. Vol. 65. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.105735
19. Fayaza M., Krishnaiaha R. V., Rajua K. V. B., Chauhan M. S. Experimental study on mechanical properties of concrete using mineral admixtures // MaterialsToday: Proceedings. 2023. DOI: 10.1016/j.matpr.2023.06.324
20. Нелюбова В. В., Строкова В. В., Данилов В. Е., Айзенштадт А. М. Комплексная оценка активности кремнезем-содержащего сырья как показателя эффективности механоактивации // Обогащение руд. 2022. № 2. С. 18–26.
21. Morozova M., Frolova M., Makhova T. Synthesis of low-base calcium silicates in concrete modified by microdispersed saponite-containing component // Proc. of the 19^th International multidisciplinary scientific geoconference SGEM. 2019. Vol. 19. P. 427–434.
22. Фролова М. А., Айзенштадт А. М., Данилов В. Е., Махова Т. А. Минеральные порошки: активность и удельная площадь поверхности // Материаловедение. 2023. № 3. С. 3–11.
23. Аверина Г. Ф., Черных Т. Н., Орлов А. А., Крамар Л. Я. Выявление возможности использования магнезиальных отходов ГОК для производства вяжущих // Строительные материалы. 2017. № 5. С. 86–49.
24. Giese R. F., van Oss C. J. Colloid and surface properties of clays and related minerals. CRC Press, 2002. 312 p.
25. Houston J. R., Maxwell R. S., Carroll S. A. Transformation of meta-stable calcium silicate hydrates to tobermorite: reaction kinetics and molecular structure from XRD and NMR spectroscopy // Geochemical Transactions. 2009. Vol. 10. DOI: 10.1186/1467-4866-10-1
26. Лебедева Е. Ю., Кобякова А. А., Усова Н. Т., Казьмина О. В. Синтез тоберморитового адсорбента для очистки воды // Известия Томского политехнического университета. 2014. Т. 324, № 3. C. 137–141.
27. Рябин В. А. Термодинамические свойства веществ. Л.: Химия, 1977. 392 с.
28. Бабушкин В. И., Матвеев Г. М., Мчедлов-Петросян О. П. Термодинамика силикатов. 3 изд. М.: Стройиздат, 1972. 351 с.
29. Баженов Ю. М. Технология бетона. М.: АСВ, 2002. 500 с.
30. Малыгина М. А., Айзенштадт А. М., Дроздюк Т. А., Фролова М. А., Пожилов М. А. Структурная модификация сапонитсодержащего материала при его механическом диспергировании // Строительные материалы. 2022. № 9. С. 32–38.