Новости отрасли

Учёные Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского разработали прочные и долговечные строительные изделия на основе шлаков металлургических предприятий и техногенного углекислого газа. Об этом сообщил проректор по научной деятельности, профессор кафедры строительного инжиниринга и материаловедения Института «Академия строительства и архитектуры» КФУ им. В.И. Вернадского Николай Любомирский.

«Цель нашего проекта – это разработка технологий получения строительных материалов из отходов металлургических производств, главным компонентом которых являлся бы углекислый газ антропогенного происхождения, то есть тот газ, который мы выбрасываем в атмосферу, тем самым её засоряя. На первом этапе мы исследовали сами шлаки. В Российской Федерации количество накопившихся твёрдых шлаков превышает 500 млн тонн. Это и шлаки доменного производства, и шлаки сталеплавильных производств, и ферросплавные шлаки, и шлаки цветных металлов и т.д. Все они требуют переработки, поскольку занимают и засоряют большие территории земельных участков», – рассказал Николай Любомирский.

В рамках проекта специалисты вуза исследовали 12 проб шлаков, взятых с пяти предприятий Центрального и Северо-Западного федеральных округов Российской Федерации. В результате учёные определили оптимальное сырьё, разработали технологические параметры его переработки и технологию производства строительных материалов.

«В итоге мы получили тротуарную плитку, в которой нет ни грамма специально произведённого сырья, то есть нет цемента, нет каких-либо других вяжущих материалов. Она на 100 % состоит из отходов: шлаков и углекислого газа. Прочность плитки достигает тысячи килограммов на квадратный сантиметр. Для цементобетонов это практически запредельное значение. Ещё мы разработали кирпич, который по своим свойствам схож с клинкерным кирпичом – наиболее прочным кирпичом из всех известных. Для получения кирпичей были использованы также отходы Крымского содового завода. Такие уникальные свойства достигаются за счёт искусственной карбонизации. Вследствие того, что шлаки образуются при очень высоких температурах, в их составе синтезируется ряд минералов, способных вступать в химическую реакцию с углекислым газом, образуя прочные и водонерастворимые соединения. Наша задача как учёных состояла в том, чтобы разработать оптимальные технологические условия для повышения реакционной способности этих минералов и сделать их доступными для реакции карбонизации. В связи с тем, что в материале образуется, главным образом, кальцит, который в процессе его образования проявляет вяжущие свойства, то есть связывает между собой частички материала в единый прочный конгломерат, мы его называем «кальцитным цементом». Получаемые таким образом изделия мы относим к классу высокопрочных», – отметил Николай Любомирский.

По его словам, кроме прочности, полученные изделия обладают повышенной долговечностью, а их гарантированная морозостойкость составляет 200 циклов замораживания и оттаивания. Несмотря на то что в составе изделий образуется кальцит, они устойчивы к кислотам и температурным перепадам. При этом себестоимость данных изделий в разы ниже, чем материалов на основе цемента, за счёт низкой стоимости шлака как производственного отхода.

Кроме того, в рамках проекта по разработанным специалистами Крымского федерального университета технологическим параметрам производства строительных изделий принудительного карбонатного твердения была разработана конструкция карбонизационной камеры, которая сейчас проходит этап патентования.

«Таких камер на сегодняшний день ещё никто не выпускает и не использует. В карбонизационной камере создаются оптимальные условия для твердения предварительно сформованных строительных изделий. Процесс твердения происходит достаточно быстро. Всего за четыре часа мы получаем абсолютно готовое изделие, которое можно применять в дело», – добавил Николай Любомирский.

По его словам, следующим шагом станет изготовление заводской камеры для отработки процесса производства изделий уже не в лабораторных, а в промышленных условиях.

Химики и почвоведы Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова разработали полимерные рецептуры, которые после нанесения на поверхность почвы формируют особые покрытия. Они помогают блокировать эрозионные процессы в почве, удерживать в ней влагу и стимулировать рост растений.

Ученые опробовали рецептуры в лаборатории, протестировали на опытных делянках на территории Ботанического сада МГУ. После этого разработка прошла успешные испытания на полях Учебно-опытного почвенно-экологического центра «Чашниково», сообщили в пресс-службе университета. Полимерные рецептуры создали на кафедре высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ.

«Эта работа стала продолжением исследований, которые ведутся на кафедре уже много лет, — рассказал заведующий кафедрой высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ, член-корреспондент РАН Александр Ярославов. — Те давние исследования позволили предложить рецептуры, которые были использованы для подавления распространения загрязненной пыли в районе аварии Чернобыльской АЭС. Сейчас мы получили рецептуры, которые обладают новым набором свойств, что делает их перспективными для решения разнообразных природоохранных и сельскохозяйственных задач. Один из предложенных вариантов представляет собой состав на основе синтетического анионного полимера с добавками гуматов — широко используемого биостимулятора роста растений. Как показали первые лабораторные эксперименты, смесь, нанесенная на поверхность почвы, предотвращает ветровую и водную эрозию и замедляет потерю воды почвой».

По словам ведущего научного сотрудника лаборатории химии гуминовых веществ и минеральных соединений почв факультета почвоведения МГУ Ольги Якименко, полимерные рецептуры могут «подстраиваться» под тип обрабатываемой почвы. Одни рецептуры лучше работают в сухом климате, на почвах с большим содержанием песка, другие можно использовать на плодородных черноземах.

«Мы начинаем с лабораторных экспериментов, выбираем лучшие варианты и переходим к тестированию рецептур в полевых условиях. Почвы Московской области тоже подвержены эрозии, на территории области есть много склонов, с которых вода и ветер выносят поверхностный слой почв. Наша задача — не только убедиться в хороших защитных свойствах полимерно-почвенных покрытий, но и понять как полимеры могут влиять на почвенную биоту и на физические и химические свойства почвы. Сейчас мы знаем, что нанесение полимерной рецептуры не мешает развитию почвенного микробного сообщества. У рецептуры обнаружилось еще одно интересное свойство — покрытия с ее участием хорошо связывают катионы тяжелых металлов. Если почва загрязнена такими токсикантами, то ее продуктивность снижается, иногда очень существенно. Добавление полимерной рецептуры связывает тяжелые металлы, почвенная биота начинает развиваться активнее, что отражается на урожайности почвы», — объяснила Ольга Якименко.

Теперь ученые планируют расширить набор рецептур с особым упором на создание водоудерживающих мелиорантов. Это позволит уменьшить расход поливной воды, что особенно важно для засушливых территорий.

наука.рф