Порівняльна оцінка властивостей поверхні українських зольних мікросфер
DOI:
https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.291967Ключові слова:
алюмосилікатні (зольні) мікросфери, хімічний та мінералогічний склади, структуроутворюючі зв’язки, ІЧ-спектроскопія, змочуваність, питома поверхняАнотація
Об’єктом досліджень є зольні мікросфери від спалювання кам’яного вугілля Донецького, Львівсько-Волинського (Україна) та зарубіжних (ПАР) басейнів, електростанцій різних регіонів. Проаналізовано хімічний та мінералогічний склади українських зольних мікросфер в порівнянні з зарубіжними аналогами (ПАР, Великобританія та ін.), іншими видами мікросфер (скляні, керамічні) та спученим перлітом. Відмічено переваги алюмосилікатних мікросфер техногенного походження (АСМ) перед іншими легковажкими наповнювачами.
Одним із найбільш проблемних місць є відсутність об’єктивної порівняльної оцінки українських зольних мікросфер в частині впливу структуроутворюючих зв’язків Si–O, Si–O–Si та Si–O–Al на фізико-хімічні властивості та енергетичну та реакційну здатність їх поверхні. Встановлено, що співвідношення SiO2/Al2O3 в їх складі перебуває в межах 1,46–1,87 проти 1,53–1,64 у південно-африканських АСМ та 4,81–5,61 у спучених перлітів, що забезпечує вміст кристалічних фаз (муліт, кварц) від 36 мас % у трипільських мікросфер до 53 мас % у курахівських. Останні мають мінімальний вміст зв’язків Si–O–Si (відношення I0/I у смуги 1029 см-1 складає 1,25 проти 6,71 у бурштинських АСМ).
Виявлені особливості змін хімічного та мінералогічного складів мікросфер, а також структуроутворюючих зв’язків в повній мірі корелюють зі вмістом адсорбованої води та груп ОН і СН в поверхневому шарі останніх та, як наслідок, енергетичного стану та реакційної здатності АСМ. Дана кількісна оцінка їх змочуваності водою (0,32–0,106) та за умови tgδ (0,196–0,4490). Наявність такої інформації дозволяє чітко класифікувати українські зольні мікросфери за ступенем ефективності використання зі врахуванням їх переваг в складі композиційних матеріалів на різних видах зв’язуючих та оцінити наявність взаємозаміни в контексті особливого стану в Україні.
Посилання
- Antonenko, M. S. (2020). Tekhnolohii zmenshennia vplyvu zolovidvaliv pidpryiemstv teploenerhetyky na navkolyshnie seredovyshche. Sumy, 43. Available at: https://core.ac.uk/download/pdf/339161984.pdf
- Kizilshtein, L. Ia., Dubov, N. V., Shpitcgluz, A. L. (1995). Komponenty zol i shlakov TES. Moscow: Energoatomizdat, 176.
- Drozhzhin, V. S., Shpirt, M. Ya., Danilin, L. D., Kuvaev, M. D., Pikulin, I. V., Potemkin, G. A., Redyushev, S. A. (2008). Formation processes and main properties of hollow aluminosilicate microspheres in fly ash from thermal power stations. Solid Fuel Chemistry, 42 (2), 107–119. doi: https://doi.org/10.3103/s0361521908020110
- Jaworek, A., Sobczyk, A. T., Czech, T., Marchewicz, A., Krupa, A. (2023). Recovery of cenospheres from solid waste produced by coal-fired power plants. Cleaner Waste Systems, 6, 100109. doi: https://doi.org/10.1016/j.clwas.2023.100109
- Biletskyi, V. S. (Ed.) (2004). Mala hirnycha entsyklopediia. Vol. 2. Donetsk: Donbas, 640.
- Ehorov-Tysmenko, Yu. K. (2005). Krystallohrafyia y krystallokhymyia. Moscow, 589.
- Sviderskyi, V., Demchenko, V. (2007). Chemical composition and dispersion of domesticash microspheres. Tovary i rynky, 1, 69–79. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/tovary_2017_1_9
- Kholdaeva, M. І. (2010). Struktura ta vlastivostі polіstirolbetonu z mіkrosfernim napovniuvachem. Odesa, 172.
- Demchenko, V., Simyachko, O., Svidersky, V. (2017). Research of mineralogical composition, structure and properties of the surface of Ukrainian ash microspheres. Technology Audit and Production Reserves, 6 (1 (38)), 28–34. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2017.118958
- Kazimirenko, Iu. A., Lebedeva, N. Iu., Karpechenko, A. A., Zhdanov, A. A. (2013). Formirovanie elektrodugovykh pokrytii s povyshennoi prochnostiu, dempfiruiushchei sposobnostiu i koeffitcientom pogloshcheniia izluchenii. Naukovі notatki, 41 (1), 117–121.
- Poplavko, Yu. M. (2017). Fizyka tverdoho tila. Vol. 1: Struktura, kvazichastynky, metaly, mahnetyky. Kyiv: KPI im. Ihoria Sikorskoho, Vyd-vo «Politekhnika», 415.
- Shchukina, L. P., Halushka, Ya. O., Yashchenko, L. O., Lihezin, S. L. (2021). Forecast evaluation of heat protection and mechanical properties of insulating construction ceramic materials. Bulletin of the National Technical University «KhPI». Series: Chemistry, Chemical Technology and Ecology, 1 (5), 68–74.
![Comparative assessment of the surface properties of Ukrainian ash microspheres](https://journals.uran.ua/public/journals/15/submission_291967_330253_coverImage_en_US.jpg)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Taras Berehovyi, Valentin Sviderskyi
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.