Ученые из ФИЦ Кольского научного центра РАН в г. Апатиты и Санкт-Петербургского государственного университета разработали технологию изготовления геополимеров на основе золы уноса. Метод предполагает использование золы уноса в сочетании с природными кальцитом и доломитом.
Зола уноса является побочным продуктом сжигания угля на большинстве тепловых электростанций. Общемировой ежегодный объем производства угольной золы составляет от 700 до 800 млн тонн. В дело идет менее одной трети от этого объема.
Геополимеры представляют собой щелочные цементы, которые получают при взаимодействии природного или техногенного алюмосиликатного сырья, например, золы ТЭЦ, со щелочью. В качестве щелочной составляющей может использоваться раствор гидроксида натрия или жидкое стекло. В затвердевшем состоянии структура геополимеров напоминает по своим свойствам структуру природных минералов — цеолитов.
Геополимеры являются основой для производства геополимерного бетона или цемента. Причем эти материалы являются экологически более дружественными по сравнению с традиционным портландцементом.
Долговечность геополимеров обусловлена химической инертностью. Они устойчивы в агрессивных средах, не поддаются многим растворителям и термоустойчивы. Наоснове геополимеров можно создавать экологически безвредные материалы для пожарной и теплозащиты, очистки сточных вод, матрицы для иммобилизации тяжелых металлов и радиоактивных отходов.
Препятсивем для активного использования использовании низкокальциевых зол является их относительно невысокая реакционная способность при взаимодействии со щелочью. Это отрицательно сказывается на скорости набора прочности конечного продукта. Увеличить скорость реакции можно за счет механоактивацию золы в мельницах-активаторах или за счет применения различных добавок. Ученые из Апатитов исследовали действие одновременного использования добавки к золе карбонатов кальция и магния и механоактивации полученной смеси.
Новый метод дал синергетический эффект — механоактивация смеси золы и кальцита или доломита перед получением геополимеров дала заметно больше для повышения прочности, чем если бы механоактивация золы и введения карбонатной добавки применялись раздельно.По результатам выполненных работ, ученые предложили методику, которая на основе математических соотношений позволяет вычислить вклады в прочность механоактивации, добавки и синергетического эффекта. Метод также применим при использовании вместо золы уноса металлургических шлаков.