Порівняльна оцінка властивостей поверхні українських зольних мікросфер

Анотація

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.