Перспективы использования красного шлама для получения высокопрочной строительной керамики Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2024. Т. 26. № 2. С. 171-184.

Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta -Journal of Construction and Architecture.

ISSN 1607-1859 (для печатной версии) ISSN 2310-0044 (для электронной версии)

2024; 26 (2): 171-184. Print ISSN 1607-1859 Online ISSN 2310-0044

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ

УДК 666.32/.36:691.421:691.433

DOI: 10.31675/1607-1859-2024-26-2-171-184

EDN: PUJLFN

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КРАСНОГО ШЛАМА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ

Татьяна Викторовна Вакалова1, Николай Петрович Сергеев1, Диас Талгатович Толегенов2, Диана Жумабековна Толегенова1'2' Наталия Александровна Митина1

1 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия

2Торайгыров университет, г. Павлодар, Республика Казахстан

Аннотация. 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.

Ключевые слова: тугоплавкая глина, красный шлам, синтез, спекание, анортит, геленит, механическая прочность

Для цитирования: Вакалова Т.В., Сергеев Н.П., Толегенов Д.Т., Толегенова Д.Ж., Митина Н.А. Перспективы использования красного шлама для получения высокопрочной строительной керамики // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2024. Т. 26. № 2. С. 171-184.

DOI: 10.31675/1607-1859-2024-26-2-171-184. EDN: PUJLFN

© Вакалова Т.В., Сергеев Н.П., Толегенов Д.Т., Толегенова Д.Ж., Митина Н.А., 2024

ORIGINAL ARTICLE

RED MUD IN HIGH-STRENGTH CERAMICS PRODUCTION

Tatyana V. Vakalova1, Nikolai P. Sergeev1, Dias T. Tolegenov2, Diana Zh. Tolegenova12, Natalia A. Mitina1

'National Research Тоmsk Polytechnic University, Tomsk, Russia 2Toraighyrov University, Pavlodar, Republic of Kazakhstan

Abstract. The work is devoted to the creation of high-strength ceramic materials with tech-nogenic waste fillers.

Purpose: Investigation of the ceramic and composite production based on chemical and metallurgical wastes to create new types of high quality constructional ceramics.

Methodology/approach: The use of refractory clay with the addition of high-iron bauxite sludge as the main raw material. Bauxite sludge functions in compositions with aluminosilicate raw materials at burning at 1100 to 1200 °С, reduce to sintering due to its melting at 1150 °С.

Research findings: Refractory clay compositions with red mud in the amount of 20 to 50 % at the burning temperature of 1050 °С, provide the ceramic formation possessing the compressive strength 1.3 to 1.5 times higher than that of clay samples without additives, i.e., 91 and 122-132 MPa, respectively.

Value: The obtained ceramic compositions based on red mud determine a production of high-strength anorthite and anorthite-helenite ceramics using dry pressing.

Keywords: refractory clay, red mud, synthesis, sintering, anorthite, helenite, mechanical strength

For citation: Vakalova T.V., Sergeev N.P., Tolegenov D.T., Tolegenova D.Zh., Mitina N.A. Red mud in high-strength ceramics production. Vestnik Tomskogo gosudarstven-nogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta - Journal of Construction and Architecture. 2024; 26 (2): 171-184. DOI: 10.31675/1607-1859-2024-26-2-171-184. EDN: PUJLFN

Введение

Интенсивное развитие производства современных керамических материа-^ лов, расширение их номенклатуры и ужесточение требований к их эксплуатационным свойствам сопровождаются активным потреблением высококачественно-^ го природного сырья, приводя к постепенному истощению его месторождений. ^ Возникает необходимость расширения сырьевой базы, поиска замены традици-Н онного сырья на новое природное и техногенное сырье [1, 2, 3, 4, 5].

Среди техногенных отходов особое место занимают шламы и шлаки ме-^ таллургических производств. Ежегодно в результате производства различных СЧ металлов образуется большое количество металлургических отходов. Эти ^ остатки считаются опасными из-за содержания в них растворимых металлов, {J что вызывает множество социальных проблем, таких как загрязненная вода, ^ запыленный воздух и защелоченные почвы, а также риски для здоровья и без-^ опасности людей и животных в результате распада отходов. Например, во ^ всем мире глиноземная промышленность производит около 70 млн т опасных Я бокситовых остатков в год (так называемый красный шлам) [6, 7]. Отвалы Н красного шлама занимают большие площади земли и приводят ко многим се-аЗ рьезным экологическим проблемам. В связи с этим большую озабоченность вызывает поиск нового, эффективного способа повышения объемов утилизации красного шлама.

В настоящее время использование красного шлама привлекло значительные исследовательские интересы, такие как извлечение из них редкоземельных элементов и других ценных металлов [8], получение катализаторов [9] и материалов для защиты окружающей среды [10], стекол специального назначения [11] и др. Однако наиболее перспективно использование красного шлама в многотоннажных технологиях строительных материалов [12, 13, 14, 15, 16].

Целью настоящей работы является исследование процессов формирования фазового состава, структуры и свойств керамики на основе тугоплавкой глины с использованием красного шлама в качестве спекающей и упрочняющей добавки.

Методы исследования

В работе применялось оборудование Центра коллективного пользования Научно-образовательного инновационного центра «Наноматериалы и нанотехно-логии» ТПУ, поддержанного проектом Минобрнауки России N° 075-15-2021-710.

При изучении физико-химических и технологических свойств сырьевых материалов, масс и готовых изделий, а также процессов фазообразования в исследуемых объектах при нагревании в работе применялись современные физико-химические методы исследования: рентгеновский анализ (ДРОН-3М), оптическая и электронная микроскопия (SEM HITACHI S-570, РЭМ JSM-840 фирмы Jeol) и др.

Характеристика исходных сырьевых материалов

В качестве глинистого сырья в работе применялась тугоплавкая глина Ке-мертузского месторождения (Республика Казахстан). По содержанию фракции размером менее 1 мкм (63,3 %) исследуемая глинистая порода представляет собой разновидность высокодисперсных глин. По химическому составу (табл. 1) это полукислая глина с высоким содержанием красящих оксидов (> 3 % Fe2O3 и > 2 % TiO2) в прокаленном состоянии, по минералогическому составу - преимущественно каолинитовая глина с некоторым присутствием гидрослюды в глинистой части и примесного кварца в грубодисперсной части.

Химический состав исследуемого сырья Chemical compositions of raw materials

Таблица 1

Table 1

Вид сырья Содержание оксидов, масс. %

SiO2 Al2Os TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MnO Дтпрк

Глина 60,31 22,00 1,37 3,17 0,65 2,29 1,19 0,22 1,16 7,67

65,32 23,83 1,48 3,43 0,70 2,48 2,07 0,24 1,26 -

Красный шлам 21,03 7,47 2,16 17,27 23,46 2,33 0,31 0,43 1,12 24,3 7

27,88 9,88 2,86 22,83 31,02 3,08 0,41 0,57 1,48 -

ЧО

Tt

о

и <

U

H

^

S X

H u <v

PQ

В качестве техногенного отхода применялся красный (бокситовый) шлам (отход от переработки железистых бокситов на технический глинозем по методу Байера на Павлодарском алюминиевом заводе Республики Казахстан). Ранее проведенные авторами исследования красного шлама [17] показали, что в исходном состоянии для него характерны высокие значения потери массы при прокаливании (до 24,37 %), что может осложнить его использование в технологическом процессе получения формованных керамических материалов.

В прокаленном состоянии в химическом составе шлама превалирует содержание оксида кальция СаО (31,02 %), оксида железа Бе20з (22,83 %) и оксида кремния 8Ю2 (27,88 %), на долю которых приходится более 80 % (81,73 %) от общего содержания всех оксидов (табл. 1). Кальциевая составляющая представлена в виде кальцита СаСОз, гидросиликатов и алюминатов кальция в виде двухкальциевого гидросиликата 2Са08Ю2-Н20 и шестикальциевого трехкар-бонатного гидроалюмината 3Са0-АЬ0з-3СаС0з-32Н20. Железистый компонент представлен гематитом Бе20з и магнетитом Без04 [17]. После термообработки при 1100 °С минералогический состав кристаллической части красного шлама сложен трехкальциевым алюминатом 3Са0АЬ0з, гематитом Бе20з, геленитом 2Са0-АЬ0з-8Ю2 и однокальциевым ферритом Са0Бе20з.

Оценка физико-механических свойств образцов полусухого прессования из тонкоизмельченного красного шлама, обожженных в интервале температур 900-1100 °С, свидетельствует об их полном спекании (до нулевого во-допоглощения) при температуре 1100 °С с достижением прочности на сжатие до 230 МПа [17].

Таким образом, функции высокожелезистого бокситового шлама в составе композиций с алюмосиликатным сырьем (золами, глинами) при температуре обжига от 1100 до 1200 °С будут сводиться к спекающему действию за счет собственного плавления при 1150 °С.

^ Разработка керамического материала из сырьевых смесей

®! системы «тугоплавкая глина - красный шлам»

Большие потери массы при прокаливании (до 25 %) бокситового шлама ^ в исходном состоянии, осложняющие процесс его тонкого помола сухим способом в шаровых мельницах, обусловил необходимость предварительной термоподготовки шлама путем прокаливания при температуре 1000 °С, обес-^ печивающей его полную дегидратацию.

^ Подготовка керамических масс заключалась в тонком измельчении

^ предварительно термообработанного (прокаленного) шлама в шаровой мель-О нице до полного прохода через сито 0063. Кемертузская глина измельчалась ^ сухим способом до размера частиц менее 0,5 мм.

^ Тонкомолотый прокаленный красный шлам и глина дозировались в со-

2Й отношении от 80:20 до 20:80 и тщательно гомогенизировались. 3 Образцы в виде таблеток и цилиндров формовались методом полусу-

Н хого прессования под давлением 10 МПа. Для улучшения прессовочных ^ свойств керамической массы шихта увлажнялась раствором органической

чо

-г

и

связки. В качестве связующего использовался 1%-й раствор карбоксиметил-целлюлозы (КМЦ).

Исследования процесса спекания образцов из представленных композиций проводились в температурном интервале 1100-1150 °С с шагом 50 °С.

Характер спекания изучался по степени уплотнения обожженных образцов, характеризующейся такими физическими свойствами, как водопогло-щение, огневая усадка, механическая прочность на сжатие.

Внешний вид обожжённых образцов приведен на рис. 1, а результаты определения физико-механических свойств - на рис. 2.

Шифр М.1ССЫ Тсмпер;»тур<1 обжига, °С

1050 1100 1150

ГюоШло \

ГиШЛго О о

Г70Шлзо •

ГщШлщ • •

Г50шл50 • •

Г40ШЛ(,о о •

Г,0Шл70 * • ф

Г20Шл«о 1 IF • т

Г0Шл loo

Рис. 1. Внешний вид обожженных образцов полусухого прессования из смесей огнеупорной глины с красным шламом

Fig. 1. Burned samples produced by dry pressing from a mixture of refractory clay and red mud

Все анализируемые составы керамических масс в зависимости от соотношения тугоплавкой глины и красного шлама подразделялись на два типа:

1) смеси, в которых основой выступала тугоплавкая глина, красный шлам был добавкой (в количестве 10-40 %);

2) смеси, в которых основой был красный шлам, а глина - добавкой к нему (в количестве 10-40 %).

чо

Tt

о

и <

U Н

bt =

=

н

CJ

<v PQ

ЧО

Рис. 2. Гистограмма изменения физико-механических свойств образцов полусухого прессования из композиций «тугоплавкая глина - красный шлам», обожженных в температурном интервале 1050-1100 °С Fig. 2. Block diagrams for physical and mechanical properties of dry pressed samples from refractory clay and red mud mixture burned at 1050-1100 °C

Tt О

U <

u H

a =

=

н cj <v

PQ

Промежуточной была композиция с равным соотношением между глиной и шламом (50:50 %).

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что при принятых температурах обжига 1050-1100 °С образцы полусухого прессования из тугоплавкой глины без добавок Г100Ш0 характеризуются достаточно высокой прочностью на сжатие (91-96 МПа) при водопоглощении 10-12 % в зависимости от температуры обжига.

Дальнейшее повышение содержания добавки шлама к глине от 30 до 40 % сохраняет значения прочностных свойств до 128 МПа при температуре обжига образцов 1050 °С, что соответствует высокопрочной керамике (рж. 2).

В случае композиций, в которых основой является шлам, а глина выполняет функции добавки, введение глины в количестве 20-30 % и последующий обжиг прессованных образцов при температуре 1050 °С вызывают рез-

кое увеличение водопоглощения образцов: с 14 % (шлам без добавки глины) до 16,5-22 % (с добавкой 20-30 % глины). Повышение температуры обжига до 1100 °С активизирует процессы спекания образцов на основе шлама с добавками глины 20-40 %, приводя к снижению водопоглощения до 2,9-10,2 % и повышению прочности на сжатие до 130 МПа (рис. 2).

Объяснение указанным изменениям следует искать в физико-химических процессах, протекающих при обжиге этих композиций.

Для этого исследовался фазовый состав продуктов термообработки смесей рентгеновским методом.

Сопоставительный анализ полученных дифрактограмм позволил оценить видоизменения, претерпеваемые основными минералами исследуемой тугоплавкой глины с добавками красного шлама и красного шлама с добавками тугоплавкой глины в температурном интервале нагрева 1050-1100 °С (рис. 3).

чо

Рис. 3. Рентгеновские дифрактограммы образцов из смеси «тугоплавкая глина - красный шлам», обожженных при температурах 1050-1100 °С

Fig. 3. XRD patterns for samples from refractory clay and red mud mixture burned at 1050-1100 °C

В случае композиций, в которых основой является тугоплавкая глина, а красный шлам используется в качестве добавки, выявлено, что уже при минимальном содержании добавки шлама в 20 %, начиная с 1050 °С, на дифрак-тограмме, кроме рефлексов кварца (примеси в глине), кристобалита и зачаточного муллита, образующихся при термодиссоциации каолинита, фиксируется наличие рефлексов анортита (d - 0,320 нм и др.).

Увеличение содержания шлама до 40 % при температуре 1050 °С сопровождается снижением интенсивностей рефлексов кварца (d - 0,426; 0,335 нм и др.), кристобалита (d - 0,410 нм и др.), обусловленных присутствием глины

о

U <

U

н

а =

=

н

CJ

<v PQ

как основы, усилением рефлексов анортита и появлением рефлексов однокаль-циевого феррита (d - 0,269 нм). При дальнейшем увеличении содержания вводимого шлама к глине до 60-70 % интенсивность рефлексов анортита снижается, и при содержании добавки шлака более 60 % появляются рефлексы геленита (d - 0,307; 0,285 нм и др.).

При повышении температуры обжига до 1100 °С характер протекания процессов фазообразования сохраняется, меняется лишь интенсивность рентгеновских рефлексов.

Таким образом, добавка шлама к тугоплавкой исследуемой глине в количестве 20-50 % и обжиг при 1050-1100 °С обеспечивают получение керамики преимущественно с анортитовой кристаллической фазой, а с содержанием красного шлама 70-80 % в смеси с глиной - керамики с геленитовой кристаллической фазой.

Проведенные исследования позволяют определиться с оптимальными составами и технологическими режимами получения керамики на основе исследуемого сырья (табл. 2).

Таблица 2

Рекомендуемые составы композиций, технологические параметры и свойства керамики на основе смесей тугоплавкой глины с красным шламом

Table 2

Compositions and process properties of ceramics based on refractory clay

and red mud

Шифр состава Состав, % Температура обжига, °С Свойства обожженного керамического материала Кристаллическая фаза

Глина Шлам Усадка, % Водопо-глоще-ние, % Прочность на сжатие, МПа

Из тугоплавкой глины без добавок

Гю0Шл0 100 0 1050 4,2 9,8 91,4 Кварц, муллит

Из тугоплавкой глины с добавкой шлама

Г80Шл20 80 20 1100 3,7 11,3 131,1 Кварц, анортит, кристобалит

Гб0Шл40 60 40 1050 3,3 11,5 128,7 Анортит

Г50Шл50 50 50 1050 3,1 13,2 122,4

Из красного шлама с добавкой тугоплавкой глины

ШлбсГ40 40 60 1100 6,9 8,0 131,9 Геленит, анортит

Таким образом, 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 122-131 МПа соответственно).

Электронная микроскопия позволила оценить структуру обожженных образцов (рис. 4-6).

Рис. 4. Электронные микроснимки скола образцов полусухого прессования из тугоплавкой глины без добавок (состав ПооШло), обожженных при температуре 1050 °С Fig. 4. Optical images of dry pressed samples burned at 1050 °C from refractory clay without red mud (C100RM0 composition)

Рис. 5. Электронные микроснимки скола образцов полусухого прессования из тугоплавкой глины с добавкой красного шлама в количестве 40 % (состав ГбоШл4о), обожженных при температуре 1050 °С Fig. 5. Optical images of dry pressed samples burned at 1050 °C from 60 % of refractory clay and 40 % of red mud (C60RM40 composition)

ЧО

Tt

о

и <

U H

bt S X H u <v

PQ

Рис. 6. Электронные микроснимки скола образцов полусухого прессования из красного шлама с добавкой тугоплавкой глины в количестве 30 % (состав Шл70Г30), обожженных при температуре 1100 °С Fig. 6. Optical images of dry pressed samples burned at 1100 °C from 70 % of red mud and 30 % of refractory clay (RM70 С30 composition)

Согласно электронно-микроскопическим исследованиям скола образцов полусухого прессования из кемертузской глины без добавок шлама ПооШло, обожженных при 1050 °С (рис. 4), выявлено, что они представляют собой рыхлоспекшийся пористый керамический материал, сложенный отдельными мелкопористыми агрегатами, отделенными друг от друга глубокими извилистыми порами.

При введении в состав кемертузской глины добавки красного шлама в количестве 40 % (состав ГбоШл4о) структура обожженных образцов по-прежнему остается пористой (рис. 5).

Это согласуется с одинаковыми значениями водопоглощения образцов глины без добавок и с добавкой 40 % шлама, равными 11,8 и 11,5 % соответственно, при температуре обжига 1050 °С. Однако в случае добавки красного шлама прослеживается его активирующее действие на процесс спекания образцов. Это проявляется в образовании наряду с рыхлоспеченными участками фрагментов с монолитной структурой с разобщенными внутренними порами, по форме приближающимися к сферической, что характерно для жидкофазно-го спекания. Такое различие в микроструктуре обожженных образцов с добавкой 40 % шлама определяет более высокие значения прочности по сравнению с образцами из глины без добавки - 128 и 91 МПа при одинаковых значениях их водопоглощения.

Увеличение количества добавки шлама к кемертузской глине до 70 % в составе Шл7оГзо еще более активирует процесс жидкофазного спекания образцов, что проявляется на микроснимках в формировании плотноспеченной монолитной структуры с внутренними порами округлой формы с размерами от 5-1о до 25-50 мкм (рис. 6). Такая степень спекания хорошо согласуется с водопогло-щением образцов, обожженных при 1100 °С, равным 2,5 % (см. рис. 2).

Выводы

1. Функции высокожелезистого бокситового шлама в составе композиций с тугоплавкой глиной при температуре обжига от 1100 до 1200 °С сводятся к спекающему действию за счет собственного плавления при 1150 °С.

2. В случае использования красного шлама для получения керамических материалов его необходимо предварительно прокаливать при температуре не менее 1000 °С, обеспечивающей его полную дегидратацию в сырье, а не в формованном изделии.

3. Композиции тугоплавкой глины с добавками красного шлама от 20 до 5о % при температуре обжига 1050 °С образуют керамические структуры преимущественно с анортитовой кристаллической фазой, с прочностью на сжатие, в 1,3-1,5 раза превышающей прочность образцов из исследуемой глины без добавки (91 и 122-132 МПа соответственно).

4. Использование композиции красного шлама с добавкой тугоплавкой глины в количестве 40 % и обжиг при температуре 1100 °С обеспечивают получение анортито-геленитовой керамики с водопоглощением до 8 %, с прочностью на сжатие до 132 МПа.

5. Разработанные составы керамических масс и технологические режимы определяют их перспективность для получения по полусухой технологии высокопрочной анортитовой и анортито-геленитовой керамики конструкционного и отделочного назначения.

Список источников

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. V. 217. P. 592-599. URL: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.05.114 MunozP., MoralesM.P., MendrvilM.A., JuarezM.C., MunozL. 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. V. 71. P. 181-187. URL: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.08.027

Gencel О. Characteristics of fired clay bricks with pumice additive // Energy and Buildings. 2015. V. 102. P. 217-224. URL: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.05.031 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. V. 255. P. 119362. URL: https://doi.org/10.1016/j .conbuildmat.2020.119362

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. V. 60. P. 230-246. URL: https://doi.org/10.1016/j .wasman.2016.11.008

Archambo M., Kawatra S.K. Red Mud: Fundamentals and new avenues for utilization // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2021. V. 42. № 7. P. 427-450. DOI: 10.1080/08827508.2020.1781109

Li R., Zhang T., Liu Y., Li G., Xie L. Calcification-carbonation method for red mud processing // Journal of Hazardous Materials. 2016. V. 316. P. 94-101. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2016.04.072 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. V. 2. P. 365-386. DOI: https://doi.org/10.1007/s40831-016-0068-2 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. V. 26. P. 22106-22125. URL: 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. V. 143. P. 1791-1811. URL: https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.05.114

11. Marltan W., Venkateswara, Rao P., Tekin H.O., SayyedM.I., KlementR, GalusekD., Lakshmina-rayana 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. V. 45. № 6. P. 7619-7626. URL: 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. V. 26. № 1. P. 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. V. 48. № 4. P. 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. V. 20. № 3. P. 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. V. 20. № 3. P. 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. V. 43. № 15. P. 13004-13008. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.07.036

17. Vakalova T.V., Sergeev N.P., Tolegenov D.T., Tolegenova D.Zh. High-strength building ceramics based on fly ash - red mud mixtures // Magazine of Civil Engineering. 2023. V. 121. № 5. P. 12104. DOI: 10.34910/MCE.121.4

References

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/10.10167j.conbuildmat.2019.05.114 Munoz P., Morales M.P., Mendivil 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

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

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

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

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

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 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 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

V©

Tt ®

u <

u H

a =

=

H cj <v

PQ

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., Laksh-minarayana 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/10.10167j.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: 10.1080/0882750 0490477603

13. Xia F., Cui S., PuX. 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., Coc-co 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., Tolegenov D.T., 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

Сведения об авторах

Вакалова Татьяна Викторовна, докт. техн. наук, профессор, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30, [email protected]

Сергеев Николай Петрович, аспирант, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30, [email protected]

Толегенов Диас Талгатович, ст. преподаватель, Торайгыров университет, 140008, Республика Казахстан, г. Павлодар, ул. Ломова, 64, [email protected]

Толегенова Диана Жумабековна, аспирант, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30; Торайгыров университет, 140008, Республика Казахстан, г. Павлодар, ул. Ломова, 64, [email protected]

Митина Наталья Александровна, канд. техн. наук, доцент, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30, [email protected]

Authors Details

Tatyana V. Vakalova, DSc, Professor, National Research Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin Ave., 634050, Tomsk, Russia, [email protected]

Nikolay P. Sergeev, Research Assistant, National Research Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin Ave., 634050, Tomsk, Russia, [email protected]

Dias T. Tolegenov, Senior Lecturer, A/Professor, Toraighyrov University, 64, Lomov Str., 140008, Pavlodar, Republic of Kazakhstan, [email protected]

Diana Zh. Tolegenova, Research Assistant, National Research Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin Ave., 634050, Tomsk, Russia, [email protected]

ЧО

Tt

о

и <

U H

bt =

=

н cj <v

PQ

Natalia A. Mitina, PhD, A/Professor, National Research Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin Ave., 634050, Tomsk, Russia, [email protected]

Вклад авторов

Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Authors contributions

The authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Статья поступила в редакцию 01.02.2024 Submitted for publication 01.02.2024

Одобрена после рецензирования 21.02.2024 Approved after review 21.02.2024

Принята к публикации 15.03.2024 Accepted for publication 15.03.2024

ЧО

Tt

о

и <

U

H

^

S X

H u <v

PQ