Концепция вторичного использования регенеративного продукта отходов самоспасателей для получения щелочного активатора техногенных минеральных материалов
Ключевые слова:
ОТХОДЫ САМОСПАСАТЕЛЕЙ, СУПЕРОКСИД КАЛИЯ, РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПРОДУКТ, ЩЕЛОЧНОЙ АКТИВАТОР, ТЕХНОГЕННОЕ МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЁ, ДОМЕННЫЙ ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ШЛАК, ЗОЛОШЛАКОВЫЕ ОТХОДЫ, РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕАннотация
Исследована возможность вторичного использования регенеративного продукта отходов самоспасателей с химически связанным кислородом для получения щелочного активатора техногенных минеральных материалов. Актуальность исследования обусловлена необходимостью снижения объёмов опасных промышленных отходов и вовлечения их ресурсного потенциала в переработку золошлаковых, металлургических и горнопромышленных материалов.
Показано, что регенеративный продукт на основе супероксида калия после контролируемой водной обработки образует многокомпонентную щелочную систему, включающую гидроксидные, карбонатные, пероксидные и кальцийсодержащие соединения. Установлено, что получаемый продукт не является прямым аналогом товарного KOH и должен рассматриваться как компонент комбинированного активатора. Для продукта ОКЧ-3 содержание супероксида калия составляет 85–88 %, оксида кальция – 10–15 %, что подтверждает высокий щелочной потенциал данного вида отхода.
Обосновано применение такого активатора в системе «доменный гранулированный шлак – золошлаковые отходы – вторичный калийсодержащий активатор». В качестве перспективного алюмосиликатного компонента рассмотрена золошлаковая смесь Зуевской ТЭС с содержанием 53,44 % SiO2, 23,40 % Al2O3 и 8,31 % Fe2O3 (суммарная доля этих оксидов достигает 85,15 %).
Разработана концептуальная схема ресурсосберегающего способа, включающая сортировку отходов самоспасателей по состоянию, контролируемую разборку, извлечение регенеративного продукта, водную обработку с регулированием температуры и газовыделения, разделение фаз, анализ и нормирование щелочного компонента, а также его последующее смешивание с техногенным минеральным сырьём.
Определены основные ограничения предлагаемого подхода: переменный состав отхода, наличие остаточных пероксидных соединений, процессы карбонизации, присутствие нерастворимых и волокнистых примесей, а также возможное выщелачивание калия из затвердевшего материала. Приоритетной областью применения выбраны закладочные, заполняющие и укрепляющие материалы технического назначения.
Полученные результаты закладывают основу для дальнейшей экспериментальной проверки состава активатора и эксплуатационных свойств материалов на его основе.
Библиографические ссылки
ГОСТ 12.4.292–2023. Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Самоспасатели изолирующие на химически связанном или со сжатым кислородом. Технические требования. Методы испытаний. Маркировка. Правила отбора образцов : межгосударственный стандарт : принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации 31 марта 2023 г. № 160-П : дата введения 2023-06-01 : взамен ГОСТ 12.4.292–2015 / разработан Акционерным обществом
«Корпорация «Росхимзащита». – Москва : Российский институт стандартизации, 2023. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200196424 (дата обращения: 10.07.2026). – Текст : электронный.
Высоцкий, С. П. Использование отходов самоспасателей на химически связанном кислороде для снижения карбонатной жесткости шахтной воды / С. П. Высоцкий, Д. А. Плотников, В. В. Мамаев. – DOI 10.18799/24131830/2021/07/3281. – Текст : электронный // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332, № 7. – С. 172–181. – URL: https://izvestiya.tpu.ru/archive/article /download/3281/2517/3204 (дата обращения: 10.07.2026).
Provis, J. L. Alkali-activated materials / J. L. Provis. – DOI 10.1016/j.cemconres.2017.02.009. – Текст : электронный // Cement and Concrete Research. – 2018. – Vol. 114. – P. 40–48. – URL: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.02.009 (дата обращения: 10.07.2026).
Alnahhal, M. F. Waste-derived activators for alkali-activated materials: a review / M. F. Alnahhal, T. Kim, A. Hajimohammadi. – DOI 10.1016/j.cemconcomp.2021.103980. – Текст : электронный // Cement and Concrete Composites. – 2021. – Vol. 118. – Art. 103980. – URL: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2021.103980 (дата обращения: 10.07.2026).
Dräger Oxy SR : instructions for use. – Lübeck : Dräger Safety AG & Co. KGaA, 2020. – URL: https://www.draeger.com/Content/Documents/Products/oxy-ifu-9300335-en.pdf (дата обращения: 10.07.2026). – Текст : электронный.
Tsaplev, Y. B. Potassium superoxide as an intricate source of superoxide anion. Elucidating the composition of its samples in dimethyl sulfoxide by reactions with (5,10,15,20-tetraphenylporphinato)manganese(III) chloride and curcumin / Y. B. Tsaplev, A. V. Trofimov. – DOI 10.1016/j.saa.2021.119425. – Текст : электронный // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. – 2021. – Vol. 251. – Art. 119425. – URL: https://doi.org/10.1016/j.saa.2021.119425 (дата обращения: 10.07.2026).
Alkali-Activated Slag Paste with Different Mixing Water: A Comparison Study of Early-Age Paste Using Electrical Resistivity / Y. Jun, Y. H. Bae, T. Y. Shin, J. H. Kim, H. J. Yim. – DOI 10.3390/ma13112447. – Текст : электронный // Materials. – 2020. – Vol. 13, №. 11. – Art. 2447. – URL: https://doi.org/10.3390/ma13112447 (дата обращения: 10.07.2026).
Thermal and compressive behaviors of fly ash and metakaolin-based geopolymer / J. Cai, X. Li, J. Tan, B. Vandevyvere. – DOI 10.1016/j.jobe.2020.101307. – Текст : электронный // Journal of Building Engineering. – 2020. – Vol. 30. – Art. 101307. – URL: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101307 (дата обращения: 10.07.2026).
Лахтарина, С. В. Композиционные вяжущие на основе отходов промышленности Донбасса / С. В. Лахтарина, Н. М. Зайченко, Н. Н. Лахтарина. – Текст : электронный // Строительство и техногенная безопасность. – 2026. – № 40(92). – С. 15–24. – URL: https://stroyjurnal-asa.ru/index.php/asa/article/view/331 (дата обращения: 10.07.2026).
