Введение к работе
Актуальность темы. Комплексное использование сырья в горнодобывающих отраслях промышленности связано прежде всего с использованием отходов производства. Рост добычи окисленных кварцитов и глубокое обогащение в регионе 1<МА привели к увеличению отходов техногенного происхождения, содержащих кремний. В связи с этим, актуальной становится задача вовлечения в переработку кремнесо-держащих отходов горнодобывающего региона КМА.
Создание новых стекол и материалов на их основе, а также совершенствование методов управления технологическими процессами получения стекол с заранее заданными свойствами— одна из важнейших задач современного производства. При решении этих проблем в области синтеза новых стеклообразных материалов решающее значение имеет управление технологическими процессами для своевременного создания необходимых новых материалов. Ускорение разработок новых стекол и стеклокрнсталлнческпх материалов с заданными параметрами особенно важно, поскольку потребность в этих материалах для таких отраслей науки и техники, как электроника, лазерная, авиационная и космическая техника, новые области строительства и архитектуры, значительно возрастает.
Данная задача не менее актуальна для материалов, полученных на основе вторичных продуктов горнодобывающей, металлургической, химической и других отраслей промышленности. Особенностью таких видов вторичных продуктов является большое содержание оксидов железа. Оксидно-координационное состояние железа обусловливает как технологические свойства стекломассы, так и химические свойства конечного продукта — стекла или стеклокрнсталлического материала.
Цель работы заключается в обосновании и разработке физико-химических основ для получения особых видов стекол из кварцсодержащих отходов горнодобывающих комбинатов региона КМА.
Идея работы заключается в использовании фундаментального свойства пучка ускоренных электронов активизировать процессы перестройки физико-химической структуры вещества отходов в качестве фактора целесообразного преобразования свойств смесей отходов и минералов, находящихся в дисперсном состоянии.
Основные положения, выносимые на защиту: комплексная подготовка кварцсодержащих отходов обогащения железорудных кварцитов как новый перспективный процесс горного .производства, повышающий комплексность использования минерального сырья, техногенного происхождения.
Научная новизна выполненных исследований и обобщения их результатов заключается в установлении-закономерностей формирования при воздействии ускоренного пучка электронов физико-химических состояний минеральных компонентов, позволяющих получать новые .материалы с заранее заданными параметрами.
. Разработана комплексная методика исследования физико-химических особенностей стекол и стеклокристаллических материалов, содержащая критерий выбора оптимальной толщины поглотителя и позволяющая однозначно решать вопросы о валентности, координационном числе, фазовых переходах и структурных состояниях железа.
Практическая ценность. В данной работе разработаны физико-химические основы принципиально новых технологий, связанных с использованием нетрадиционных источников энергии и отходов обогащения железистых кварцитов. Показана возможность синтеза стекла в пучке ускоренных электронов с энергией 1,5 МэВ.
Обнаружено, что синтезированные в пучке ускоренных электронов стекла имеют качественно иную структуру и фазовый состав, более однородны по структурному состоянию железа'но сравнению с традиционными методами синтеза. Зти результаты могут оказаться полезными при создании образцов с заранее заданными параметрами. Разработанная методика оптимизации эксперимента и интерпретации МС может быть применена для исследования других железосодержащих систем. Предложенный в работе критерий выбора оптимальной толщины поглотителя позволяет повысить точность обработки экспериментально -полученных данных, рассчитать вероятность излучения гамма-квантов без отдачи, необходимой при количественной оценке физических величин.
Достоверность научных положений, вытекающих из них выводов и рекомендаций обоснована: исходными предпосылками работы, основаниями которой являются фундаментальные физические законы и принципы физики горных пород и процессов, современные представления о природе и механизмах термически активированных процессов переноса и хими-
ческих ^превращений в твердофазных многокомпонентных системах; корректным применением методов планирования экспериментов и математической обработки экспериментальных данных; положительными результатами практической реализации разработанных идей и .методов.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 работах и доложены на I и II Всесоюзных конференциях молодых ученых и специалистов (Белгород, 1983, 1985 гг.).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, изложенных на 121 странице машинописного текста, содержит 15 рисунков, 20 таблиц, список литературы из 97 наименований и приложение.