Перспективы использования красного шлама для получения высокопрочной строительной керамики

Актуальность. Работа посвящена актуальной проблеме создания высокопрочных керамических материалов с использованием техногенных отходов.
Целью настоящей работы является исследование возможности получения керамических и композиционных структур с использованием отходов химико-металлургических производств для создания новых видов высококачественной строительной керамики.
Поставленная цель достигается применением в качестве основного сырьевого компонента тугоплавкой глины с добавками высокожелезистого бокситового шлама. Функции бокситового шлама в составе композиций с алюмосиликатным сырьем при температуре обжига от 1100 до 1200 °С сводятся к спекающему действию за счет собственного плавления при 1150 °С.
Результаты. Установлено, что композиции тугоплавкой глины с добавками красного шлама от 20 до 50 % при температуре обжига 1050 °С образуют керамические структуры с прочностью на сжатие, в 1,3–1,5 раза превышающей прочность образцов из исследуемой глины без добавки (91 и 122–132 МПа соответственно).
Выводы. Разработанные составы керамических масс с использованием красного шлама и установленные технологические режимы получения изделий определяют их перспективность для изготовления высокопрочной анортитовой и анортито-геленитовой строительной керамики по полусухой технологии.

1. Ozturk S., Sutcu M., Erdogmus E., Gencel O. Influence of tea waste concentration in the physical, mechanical and thermal properties of brick clay mixtures. Construction and Building Materials. 2019; 217: 592-599 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.114

2. Munoz P., Morales M.P., Mendívil M.A., Juarez M.C., Munoz L. Using of waste pomace from winery industry to improve thermal insulation of fired clay bricks. Eco-friendly way of building construction. Construction and Building Materials. 2014; 71: 181–187. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.08.027

3. Gencel О. Characteristics of fired clay bricks with pumice additive. Energy and Buildings. 2015; 102: 217–224. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.05.031

4. Gencel O, Erdugmus E., Sutcu M., Oren O.H.Effects of concrete waste on characteristics of structural fired clay bricks. Construction and Building Materials. 2020; 255: 119362. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.119362

5. Boltakova N.V., Faseeva G.R., Kabirov R.R., Nafikov R.M., Zakharov Yu.A. Utilization of inorganic industrial wastes in producing construction ceramics. Review of Russian experience for the years 2000–2015, Waste Management. 2017; 60: 230-246. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.11.008

6. Archambo M., Kawatra S.K. Red Mud: Fundamentals and new avenues for utilization. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2021; 42(7): 427-450. DOI: 10.1080/08827508.2020.1781109

7. Li R., Zhang T., Liu Y., Li G., Xie L. Calcification–carbonation method for red mud processing. Journal of Hazardous Materials. 2016; 316: 94-101. DOI:10.1016/j.jhazmat.2016.04.072

8. Borra C.R., Blanpain B., Pontikes Y., Binnemans K., Van Gerven T. Recovery of rare earths and other valuable metals from bauxite residue (red mud): a review. Journal of Sustainable Metallurgy. 2016; 2: 365-386. DOI: https://doi.org/10.1007/s40831-016-0068-2

9. Taneez M., Hurel C. A review on the potential uses of red mud as amendment for pollution control in environmental media. Environmental Science and Pollution Research. 2019; 26: 22106-22125. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05576-2

10. Das B., Mohanty K. A review on advances in sustainable energy production through various catalytic processes by using catalysts derived from waste red mud. Renewable Energy. 2019; 143: 1791-1811. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.05.114

11. Marltan W., Venkateswara, Rao P., Tekin H.O., Sayyed M.I., Klement R, Galusek D., Lakshminarayana G., Syam Prasad P., Veeraiah N. Analysis of red mud doped Bi2O3-B2O3-BaO glasses for application as glass solder in radiation shield repair using MCNPX simulation. Ceramics International. 2019; 45(6): 7619-7626. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.01.058

12. Paramguru R.K., Rath P.C., Misra V.N. Trends in red mud utilization – a review. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2006; 26(1): 1-29. DOI: 10.1080/08827500490477603

13. Xia, F., Cui, S., Pu, X. Performance study of foam ceramics prepared by direct foaming method using red mud and K-feldspar washed waste. Ceramics International. 2022; 48(4): 5197-5203. DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.11.059

14. Sglavo V.M., Campostrini R., Maurina S., Carturan G., Monagheddu M., Budroni G., Cocco G. Bauxite ‘red mud’ in the ceramic industry. Part 1: thermal behavior. Journal of the European Ceramic Society. 2000; 20(3): 235-244. DOI: 10.1016/S0955-2219(99)00088-6

15. Sglavo V.M., Maurina S., Conci A., Salviati A., Carturan G., Cocco G. Bauxite ‘red mud’ in the ceramic industry. Part 2: production of clay-based ceramics. Journal of the European Ceramic Society. 2000; 20(3): 245-252 DOI: 10.1016/S0955-2219(99)00156-9

16. Liu S., Guan X., Zhang S., Dou Z., Feng C., Zhang H., Luo S. Sintered bayer red mud based ceramic bricks: Microstructure evolution and alkalis immobilization mechanism. Ceramics International. 2017; 43(15): 13004-13008. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.07.036

17. Vakalova T.V., Sergeev N.P., D. Tolegenov DT., Tolegenova D.Zh. High-strength building ceramics based on fly ash – red mud mixtures. Magazine of Civil Engineering. 2023; 121(5): 12104. DOI: 10.34910/MCE.121.4