MINERAL-BASALT FIBERS INSTEAD OF CARCINOGENIC ASBESTOS-CONTAINING COMPOSITE MATERIALS

АННОТАЦИЯ

В статье приведены пути получения экологических чистых, безвредных композиционных материалов на основе минеральных волокон взамен асбестсодержащего концерогенного сырья.

ABSTRACT

This artide introduces the methods of getleno dew clay-slates on the base of inordnica mineral fibre, instead of toxic asbestos.

Ключевые слова: шифер, асбест, минеральное волокно, базальтовое волокно, цемент, экология, товары.

Keywords: slate, asbestos, mineral fibre, kess fibre, cement, technology.

В настоящее время наполненные композиционные полимерные материалы широко применяются в народном хозяйстве, строительстве, машиностроении, авиации, космонавтике, ракетостроении и других отраслях промышленности [11; 4].

При получении композиционных материалов в качестве связующего применяются карбамидноформальдегидные (КФ), фенолоформалдегидные (ФФС), фурановые (ФС), эпоксиднодиановые (ЭД), фураноэпоксидные (ФАЭД) и другие. В качестве наполнителей применяют стеклянное волокно и ткань, асбест, графит, кварцевый песок, каолин, древесные опилки, хлопчатобумажную ткань (текстолит), сажу (резину), базальт и другие. Коме того, в состав композиционного материала входят модификатор, пластификатор, растворитель, катализатор и другие. В настоящее время при производстве строительного хризотилового асбестового шифера 12,5% масс. частей асбеста, 87,5% цемента расходуются на 1 единицу шифера. Шифер, полученный из указанного состава, наряду с положительными характеристиками имеет определенные недостатки: водопоглощение со временем увеличивается на 20–25%, при этом масса шифера увеличивается на 25–30%; при головни различных компонентов стоимость шифера подорожает на 28–29%. Хризотиловый асбест покупают за валюту. Стоимость 1 тонны асбеста – 700 долларов США. Замена хризотилового асбеста на базальтовое волокно или минеральное волокно при производстве одной единицы шифера приводит к экономическому эффекту 0,55 цента. В результате выпускается экологически чистый базальтовой шифер, его физико-механические и другие эксплуатационные характеристики лучше, чем традиционного асбестового шифера. Следует также отметить, что при производстве базальтового шифера используется местное сырье – базальтовый минерал Кувасойского месторождения Памиро-Алайского хребета. (табл. 1).

Таблица 1.

В состав базальтового минерала входят следующие компоненты

Таблица 2.

Химический состав основных минералов базальтов, мас.%

Примечания: 1–3 – авгит-диопсид, 4–5 – авгит-клиноэнстатит. 6 – актионолит (среднее из 3 анализов), 7 – клинохлор (среднее из 3 анализов), 8 – хромшпинелид (среднее из 4 анализов).

В составе авгит-диопсида содержание авгитового минерала ниже, чем в авгит-клиноэнстатите. Обогащенность пироксенов авгитовом минералом объясняется высокой меланократовостью базальта, вызванной повышенным содержанием в расплаве магния и железа (табл. 2). При низком содержании плагиоклазов в базальте значительная часть катионов алюминия оказалась свободной и изоморфно заместила кремний в кремнекислородных тетраэдрах клинопироксенов.

Таким образом, исследован минералогический и химический состав базальтового минерала местного происхождения и получены композиционный материал – шифер и труба на основе базальтового минерала. Наилучшее базальтовое волокно образуется при температуре 1700–2000 °С.

Гранулометрический анализ исходного порошка базальта проводился с помощью стандартного набора сит. Результаты рассева приведены в табл. 3. Отделение магнитной фракции проводилось с помощью магнитов с индукцией 3 мВб/м² (магнит № 1) и 22 мВб/м² (магнит № 2), или соответственно 3 мТл и 22 мТл. Если извлечение ферромагнитного материала с помощью магнита № 1 составляло не более 9%, то с помощью магнита № 2 эта величина возрастала до 42%. Фракциям с наиболее крупными частицами отвечает максимальная доля содержания ферромагнитных компонентов. Самые мелкие фракции практически не содержат магнитной составляющей.

Таблица 3.

Гранулометрический состав измельченного базальта и содержание во фракциях магнитной составляющей

Содержание химических элементов (превышающее 0.1%) во фракциях исходного базальта с частицами различного размера, а также в магнитных и немагнитных составляющих этих фракций и содержание железа и титана наблюдается в более крупных фракциях, а в самой мелкой фракции содержание Fe снижено почти вдвое, а Ti – в 4 раза.

Температура плавления базальтовой шихты зависит от содержания Al₂O₃, входящего в состав шихты.

Если содержание Al₂O₃ ниже 15%, то температура плавления шихты ниже 1300 °С, если содержание Al₂O₃ больше 15%, то температура плавления шихты составляет больше 1300 °С. Образование жидкой фазы начинается при температуре 1100 °С. В интервале температуры 1150–1190 °С шихта начинает кипеть. При температуре 1200 °С 90% шихты расплавится. При температуре 1250 °С кристаллы магнезита тоже расплавятся.

Список литературы:

1. Ахмадалиев М.А., Аскаров И.Р. Асбестнингт экологик хавфлари // АнДУ илмий хабарномаси. – 2018. – № 4. – Б. 32–35.
2. Ахмадалиев М.А., Аскаров И.Р., Турдибоев И.Х.У. Минерало-базальтовые волокна взамен канцерогенных асбосодержащих композиционных материалов // Universum: технические науки. – 2021. – № 8-2 (89). – С. 17–20.
3. Исследование концентрации меди, никеля и кадмия в различных типах почв Ферганской области / У. Рахматов [и др.] // Universum: технические науки. – 2021. – № 11 (92). – С. 68.
4. История строительного материаловедения и развития технологий строительных материалов и изделий : учеб. пособие. – М. : МИКХиС, 2006.
5. Каталитическая полимеризация фурано-эпоксидных олигомеров / Д.К. Абсарова [и др.] // Universum: технические науки. – 2019. – № 12-2 (69).
6. Мамажонова Р.Т., Юсупова Н.А. Стеклопластики на основе кубовых остатков фурфурола, модифицированного эпоксидными смолами ЭД-20 // Universum: технические науки. – 2020. – № 12-3 (81).
7. Матякубов Р., Ахмаджонов Л.Х.У. Cинтез исследование свойств ацеталей и кеталей фуранового ряда // Universum: технические науки. – 2021. – № 5-4 (86). – С. 54–57.
8. Методы снижения слеживаемости аммиачной селитры / М.М. Тожибоев [и др.] // Universum: технические науки. – 2020. – № 1 (70).
9. Мирзаев Д.М., Турдибоев И.Х. Перспективы развития экологически чистых пестицидов // The Scientific Heritage. – 2021. – № 64-2. – С. 20–22.
10. Мирзаев Д.М., Хошимов И.Э. Высокоэффективные методы изучения химического свойства безалкогольных напитков // The Scientific Heritage. – 2020. – № 56-3.
11. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. – СПб. : Научные основы и технологии, 2008. – 822 с.
12. Нишанов М.Ф., Хайдаров А.А., Мирзаев Д.М. Значение изучения среды раствора при профессиональной подготовке студентов направления «пищевая технология» // Universum: технические науки. – 2020. – № 10-2. – С. 92–94.
13. Оптимизация процесса отбелки соевого масла / М.Х. Хамракулова [и др.] // Universum: технические науки. – 2019. – № 10-1 (67).
14. Очистка ароматических углеводородов с применением местного сырья Чимианского месторождения / А.О. Собиров [и др.] // Universum: технические науки. – 2020. – № 2-2 (71).
15. Получение спиртов из растительных отходов промышленным способом, содержащих пятичленные гетероциклические спирты / Д.К. Абдсарова [и др.] // Universum: технические науки. – 2019. – № 11-1 (68).
16. Получение хинолиновых оснований на основе ароматических аминов реакцией с карбонильными соединениями получения гетероциклов в паровой фазе / Ш.М. Хошимов [и др.] // Universum: технические науки. – 2019. – № 11-3 (68).
17. Проблемы классификации и сертификации по химическому составу некоторых пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве Республики Узбекистан / М.А. Марупова [и др.] // Universum: технические науки. – 2019. – № 11-1 (68).
18. Рахматов У., Мирзаев Д.М., Абдисаматов Э.Д. Исследование содержания азота, фосфора и калия в почвах Андижанской области // Universum: технические науки. – 2021. – № 5-4. – С. 95–99.
19. Рахматов У., Мирзаев Д.М., Абдисаматов Э.Д. Исследование содержания азота, фосфора и калия в почвах Наманганской области // Universum: химия и биология. – 2021. – № 3-1 (81).
20. Сайдазимов М.С. Изучить свойства эмульгаторов и диспергаторов (ПМС-К), используемых для красок на водной основе // The Scientific Heritage. – 2021. – № 80-2. – С. 56–59.
21. Сайдазимов М.С., Хайдаров А.А., Абсарова Д.К. Способы получения анионных поверхностно-активных веществ из неионогенных // Universum: технические науки. – 2020. – № 12-4 (81).
22. Сезонный уровень воды в реке Сох / У. Рахматов [и др.] // Universum: технические науки. – 2021. – № 7-2. – С. 83–86.
23. Тожиев Э.А. Определение фурфурилового спирта и оксидов фурфурилового спирта // Universum: технические науки. – 2020. – № 12-4 (81).
24. Турдибоев И.Х.У. Использование фенолформальдегидно-фурановых связывающих в литейном производстве // Universum: технические науки. – 2020. – № 7-3 (76).
25. Хошимов И.Э., Сайдазимов М.С. Производство в Узбекистане поверхностно-активного вещества с амфотерным свойством // The Scientific Heritage. – 2020. – № 55-2. – С. 3–7.
26. Хошимов И.Э., Сайдазимов М.С. Производство сульфида натрия из местного сырья // The Scientific Heritage. – 2021. – № 80-3. – С. 31–34.
27. Turdiboyev I. Проблемы и перспективы производства кровельных материалов // Главный редактор. – 2021. – С. 50.