Специалисты Томского государственного архитектурно-строительного университета и Томского политехнического университета нашли способ переработки стеклобоя: из него получаются лёгкие микросферы, востребованные в производстве теплоизоляционных покрытий, фильтров, композитов и светорассеивающих панелей.
Результаты работы показывают, что щелочная активация гидроксидом лития – модификация приповерхностного слоя стекла. Особый интерес представляет влияние высокой концентрации LiOH (6 М), которое приводит к образованию карбонатных соединений. При нагреве они выделяют газ, что даёт возможность получить полые или пористые структуры.
– Сейчас для нас важно перейти от лабораторных экспериментов к отработке стабильных технологических режимов, чтобы производство таких микросфер стало предсказуемым и воспроизводимым в промышленных масштабах, – рассказывает профессор научно-образовательного центра Н. М. Кижнера ТПУ Ольга Казьмина.
Инженеры предложили предварительно обрабатывать измельченное стекло гидроксидом лития. Такая обработка меняет структуру стекла и позволяет управлять свойствами материала при последующем нагреве. При определенных условиях можно получать полые или пористые микросферы. Подобные микрочастицы востребованы как наполнители для композитных материалов, компоненты теплоизоляции и сорбенты для очистки воды. Сейчас рынок зависит от импорта или дорогого первичного сырья, но переработка стеклобоя позволяет производить нужные материалы из более доступного сырья.
Следующим этапом работы научного коллектива станет подбор состава исходной смеси и режимов обработки, которые позволят стабильно получать микросферы с заданными характеристиками. Ученые также рассматривают возможность создания небольших производственных линий, в том числе непосредственно на площадках сортировки отходов. Это позволит перерабатывать стеклобой без необходимости его транспортировки на крупные предприятия.
– Газопламенный способ сфероидизации, используемый в наших экспериментах, хорошо масштабируется и может быть реализован на модульных установках производительностью от нескольких килограммов до десятков килограммов готового продукта в час, – отмечает доцент кафедры прикладной механики и материаловедения ТГАСУ Валентин Шеховцов.
Исследователи планируют изучить свойства пористых микросфер и их способность поглощать различные вещества. В перспективе полученные материалы могут применяться при производстве легких теплоизоляционных покрытий, светорассеивающих панелей, промышленных фильтров и новых композитных материалов.
Учёные полагают, что их методика существенно расширит спектр применения стеклобоя – из него можно будет производить востребованные промышленные материалы.
Иллюстрация создана с применением ИИ.
