Обґрунтування сорбційної активності відвальних доменних шлаків

Abstract

Мета роботи – обґрунтування сорбційної активності відвальних доменних шлаків. Для досягнення мети визначено мінералогічний, елементний та радіонуклідний склад відвальних доменних шлаків підприємств України. Використано сучасні методи дослідження: мінерали визначено за допомогою рентгенофазового аналізу на порошковому дифрактометрі Siemens D500 з подальшим розрахунком рентгенограм за методом Ритвельда; хімічний елементний склад шлаків визначено за допомогою методу електронно-зондового мікроаналізу на сканувальному електронному мікроскопі JSM-6390 LV; гамма-спектрометричний аналіз шлаку виконано за допомогою сцинтиляційного гамма-спектрометра СЕГ-001 «АКП-С». Основими мінеральними фазами шлаків є псевдоволастоніт, ранкініт, окерманіт, бредигіт і геленіт. Виявлено мінеральні фази (псевдоволастоніт, бредигіт і окерманіт), які мають гідравлічну активність. Підвищена гідравлічна активність як різновид хімічної реакційної здатності пов’язана із сорбційною активністю. Тому за підвищеного сумарного вмісту гідравлічно активних мінералів ці шлаки можна використовувати як сорбенти. Показано, що відповідно до елементного аналізу шлаки є нетоксичними. Наявність певних елементів (𝑀𝑛, 𝑇𝑖, К, 𝐹𝑒 і 𝑆), що не входять до складу мінералів свідчить про здійснення інших механізмів зв’язування елементів, крім входження в кристали мінералів, а саме про присутність аморфних речовин або адсорбцію елементів шлаковими частинками. Це підтверджується високорозвиненою поверхнею з великою кількістю осколкового матеріалу, мікронним розміром частинок пластинчастої і голчастої форми, що зумовлює велику кількість дислокацій вакансій. Обгрунтована радіаційна безпека досліджуваних фракцій шлаків. Встановлено наявність в шлаках радіонуклідів 𝑅𝑎 226, 𝑇ℎ 232 і К40 . Експериментально визначено питомі активності природних радіонуклідів та розраховано ефективні питомі активності Сеф гранулометричних фракцій шлаків. Основний вклад у величину Сеф вносить радіонуклід 𝑅𝑎 226, потім – 𝑇ℎ 232. Сеф доменних шлаків нижче нормованого значення 370 Бк/кг для першого класу небезпеки, що визначає відсутність обмежень при використанні відходів як технічних матеріалів, в тому числі і сорбентів.