Development of Composite Aluminosilicate Materials Based on Iron–Carbon Fly Ash from CHPP-2: A Comparative Analysis of the Effect of Saryozek and Alekseevskaya Clay Structural Types on Phase Formation During Semi-Dry Pressing

Molecules, 2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/molecules31162799
Достоверность данных 85 высокая
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

This study presents a comparative analysis of the effect of the structural-mineralogical type of clay matrices on the phase and structure formation in composite aluminosilicate materials within the multi-component Fe-Al-C-Si system. Highly plastic Saryozek montmorillonite clay and moderately plastic Alekseevskaya kaolinite-illite clay were investigated as binding matrices to consolidate iron-aluminosilicate fly ash from the Almaty CHPP-2. The raw materials and binary batches containing 10 to 50 wt.% fly ash were evaluated using XRD, XRF, TG/DTA, and SEM techniques. The results demonstrate that the superior plastic and binding properties of the Saryozek clay ensure enhanced consolidation of the non-plastic, fragmented ash particles. Simultaneous thermal analysis reveals that increasing the compaction pressure from 20 to 30 MPa induces a kinetic shift in the montmorillonite dehydroxylation interval toward higher temperatures (580-720 °C) due to increased partial water vapor pressure within the dense green body. This thermal shift scientifically necessitates introducing an isothermal dwell at 600 °C to mitigate firing defects. The optimal composite properties are achieved at a molding pressure of 30 MPa, a firing temperature of 1050 °C, and a fly ash concentration of 10-20 wt.%, yielding a peak compressive strength of 38.4 MPa. SEM confirmed that under these conditions, the locally formed silicate melt uniformly encapsulates the crystalline mullite and quartz microparticles, whereas increasing the ash content to 50 wt.% results in a loose, highly porous structure that degrades strength down to 17.9 MPa. These findings lay a scientifically substantiated foundation for optimizing composite ceramic synthesis and reducing structural defects.