РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДОМЕННОГО ШЛАКА И ШЛАМА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИМЕРНО-МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ

Провели исследование по модифицированию полимерно-минеральных композитов на основе вторичных полиолефинов с мусорных полигонов и добавкой песка в виде металлургических отходов. Рассмотрели возможность использования доменного шлака и высушенного доменного шлама в качестве частичной и полной замены песка при фиксированном соотношении полимерной матрицы и минерального наполнителя. В качестве полимерной матрицы использовали смесь полиэтиленов высокого и низкого давления. Рассмотрены особенности технологии переработки, включающей стадии пластификации, гранулирования, повторной гомогенизации и последующего прессования. Это обеспечивало более равномерное распределение минеральной фазы в объеме композита. Оценили влияние соотношения песка и шлако-шламовой смеси на прочность при сжатии образцов. Установили, что при увеличении доли металлургических компонентов в составе наполнителя максимальное напряжение при сжатии возрастает с 25,21 до 28,87 МПа. Полученный результат указывает на положительное влияние шлако-шламовой смеси на прочностные свойства композита в исследованных условиях. Показано, что доменные шлак и шлам могут рассматриваться не только как замена части природного минерального сырья, но и как функциональная минеральная фаза в составе полимерно-минеральных композитов. Полученные данные позволяют рассматривать совместное использование вторичных полиолефинов и металлургических отходов как одно из перспективных направлений утилизации промышленных и бытовых отходов. Результаты подтверждают целесообразность дальнейших исследований таких композитов применительно к производству маслобензостойких плит и элементов дорожных покрытий, не несущих конструктивных нагрузок.

1. Singh N., Abdullah M.M., Ma X., Sharma V.K. Plastic recycling: A panacea or environmental pollution problem. npj Materials Sustainability. 2024;3:24. https://doi.org/10.1038/s44296-024-00024-w

2. Lamtai A., Elkoun S., Robert M., Mighri F., Diez C. Mechanical recycling of thermoplastics: A review of key issues. Waste. 2023;1(4):860–883. https://doi.org/10.3390/waste1040050

3. Shan C., Pandyaswargo A.H., Onoda H. Environmental impact of plastic recycling in terms of energy consumption. Energies. 2023;16(5):2199. https://doi.org/10.3390/en16052199

4.

5.

6. Предел прочности при сжатии опытных составов полимерно-минеральных композитов

7. Compressive strength of experimental polymer-mineral composites

8.

9. Umar M., Singh L., Rashedi S.B. Microplastics removal from a plastic recycling industrial wastewater using sand filtration. Water. 2023;15(5):896. https://doi.org/10.3390/w15050896

10. Iftikhar B., Alih S.C., Vafaei M., Javed M.F., Rehman M.F., Abdullaev S.S., Tamam N., Khan M.I., Hassan A.M. Predicting compressive strength of eco-friendly plastic sand paver blocks using gene expression and artificial intelligence programming. Scientific Reports. 2023;13:12149. https://doi.org/10.1038/s41598-023-39349-2

11. Al-Sinan M.A., Bubshait A., Alotaibi Y., AlSwailem R., Almusallam T., Alabduljabbar H. Using plastic sand as a construction material toward a circular economy: а review. Sustainability. 2022;14(11):6446.

12. https://doi.org/10.3390/su14116446

13. Elgharbawy A.S., Ali R.M., Youssef M.E., Ahmed N.S. A comprehensive review of the polyolefin composites and their applications. Heliyon. 2022;8(7):e09932.

14. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09932

15. Rieger J., Colla V., Matino I., Stubbe G., Van Acker K., du Preez N., Jones P.T., Mudersbach D., van Beek W., Guzzon M. Residue valorization in the iron and steel industries: sustainable solutions for a cleaner and more competitive future Europe. Metals. 2021;11(8):1202. https://doi.org/10.3390/

16. Zhang J., Zhang Y., Long Y., Du P., Tian T., Ren Q. Multi-source ferrous metallurgical dust and sludge recycling: present situation and future prospects. Crystals. 2024; 14(3):273. https://doi.org/10.3390/cryst14030273

17. Smirnova O.M., Menendez-Pidal I., Alekseev A.V., Petrov D.N., Popov M.G. Strain hardening of polypropylene microfiber reinforced composite based on alkali-activated slag matrix. Materials. 2022;15(4):1607.

18. https://doi.org/10.3390/ma15041607

19. Małek M., Łasica W., Kadela M., Kluczyński J., Dudek D. Physical and mechanical properties of polypropylene fibre-reinforced cement-glass composite. Materials. 2021;14(3):637.

20. https://doi.org/10.3390/ma14030637

21. Dzięcioł J., Radziemska M. Blast furnace slag, post-industrial waste or valuable building materials with remediation potential? Minerals. 2022;12(4):478. https://doi.org/10.3390/min12040478

22. Smarzewski P. Fresh and mechanical properties of high-performance self-compacting concrete containing ground granulated blast furnace slag and polypropylene fibres. Applied Sciences. 2023;13(3):1975. https://doi.org/10.3390/app13031975

23. Liu Y., Su Y., Xu G., Chen Y., You G. Re-search progress on controlled low-strength materials: metallurgical waste slag as cementitious materials. Materials. 2022;15(3):727.

24. https://doi.org/10.3390/ma15030727

25. Ferreira R.S., Jesus G.A.M., Oliveira M.P. Eco-friendly and cost-effective high-density polyethylene-based composites: оptimizing wood-plastic composites for enhanced performance. ACS Omega. 2025;10(7):6437–6445. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c06422

26. Kumi-Larbi Jnr A., Mohammed L., Tagbor T.A., Tulashie S.K., Cheeseman C. Recycling waste plastics into plastic-bonded sand interlocking blocks for wall construction in developing countries. Sustainability. 2023;15(24):16602. https://doi.org/10.3390/su152416602

27. Soni A., Das P.K., Yusuf M., Kamyab H., Chelliapan S. Development of sand-plastic composites as floor tiles using silica sand and recycled thermoplastics: а sustainable approach for cleaner production. Scientific Reports. 2022;12:18921. https://doi.org/10.1038/s41598-022-19635-1

28. Perim T.B., de Souza F.F., Monteiro S.N., Candido V.S., Neves R.M., da Luz F.S. Characterization of artificial stone produced with blast furnace dust waste incorporated into a mixture of epoxy resin and cashew nut shell oil. Polymers. 2023;15(20):4181. https://doi.org/10.3390/polym15204181

29. Zhao L., Zhao K., Shen Z., et al. Novel wood-plastic composite fabricated via modified steel slag: Preparation, mechanical and flammability properties. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2024;31(9):2110–2120. https://doi.org/10.1007/s12613-024-2829-4

30. Petousis M., Kalderis D., Michailidis N., Papadakis V., Mountakis N., Argyros A., Spiridaki M., David C., Sagris D., Vidakis N. Sustainable high-density polyethylene/ferronickel slag composites for material extrusion additive manufacturing: Engineering, morphological, rheological, thermal, and chemical aspects. Sustainable Materials and Technologies. 2025;43:e01227.

31. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2024.e01227