Казанские ученые предложили инновационную технологию синтеза волластонита
В КНИТУ-КАИ и КНИТУ-КХТИ разработали инновационный способ синтеза волластонита — минерала, который используется при производстве керамической плитки, бетона, красок, полимеров и асбоцементных изделий. Разработка казанских исследователей позволяет повысить выход волластонита до 91 % и уменьшить время на его получение.
Волластонит — минерал из класса силикатов, силикат кальция CaSiO3. Он обладает высокой белизной, твердостью, термо- и химической стойкостью. Его армирующие свойства улучшают прочность керамики, пластмасс и лакокрасочных материалов. Минерал способен экологически безопасно заменять асбест.
Известные технологии производства волластонита достаточно сложны и обеспечивают выход продукта до 78 %. Так, технология получения синтетического волластонита из золы рисовой соломы (обжиг 1 час при 950 °C) и оксида кальция (прокаливание известняка при 1100 °C в течение 5 часов) включает вымачивание этой смеси в воде, перемешивание вручную в течение 10 мин, автоклавирование при 135°C 8 часов, охлаждение, сушку осадка при 90 °C 24 часа, измельчение и спекание при 950°C в течение 3 часов.
Авторы предлагают начинать технологический процесс с тщательного совместного помола цеолиткремнистой породы и кальцита в планетарной мельнице при 200 об/мин в течение 10 мин, достигая фракции 20-100 мкм. Это обеспечивает хорошее взаимодействие реагентов, где цеолиткремнистая порода служит источником аморфного SiO₂, а кальцит — CaO. Затем вводят 5 мас. % борной кислоты. Так ускоряется твердофазная реакция и снижаются энергозатраты.
Шихту обжигают в корундовых тиглях лабораторной печи при 1100 °C в течение 3 часов со скоростью нагрева 10 °C в минуту. Печь остужают естественным образом до комнатной температуры вместе с продуктом, после чего его измельчают до 30-50 мкм. Такой режим делает синтез одностадийным и сокращает время получения волластонита по сравнению с традиционными технологиями.
Производство основано на твердофазной реакции и использовании цеолиткремнистой породы Татарско-Шатрашанского месторождения.
«Метод позволяет рационально использовать местное сырье Татарстана. Полученный волластонит обладает нужной дисперсностью для наполнителей, применяемых в строительных и полимерных материалах, повышая прочность и износостойкость изделий», — отметила один из авторов исследования, доцент кафедры материаловедения, сварки и производственной безопасности КНИТУ-КАИ Алина Валеева.
В результате ученым удалось увеличить выход волластонита с 78 до 91 % при одновременном снижении трудоемкости и длительности процесса его получения на 29 часов за счет исключения стадий предварительного обжига исходных компонентов (рисовой шелухи и известняка) и термостатирования их смеси при температуре 35 °C в течение 24 часов.
Источник: Пресс -служба Минобрнауки России