ВЛИЯНИЕ ЗОЛЫ-УНОСА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ГОРОДА КАЗАНИ НА ПРОЦЕССЫ СПЕКАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Золошлаковые отходы, являющиеся побочным продуктом сжигания твердого энергетического топлива на тепловых электростанциях (ТЭС) и теплоцентралях (ТЭЦ), находят широкое применение в производстве строительных материалов

Объектом исследования являлось глинистое сырье Ключищинского месторождения Верхнеуслонского района Республики Татарстан, представленное четвертичными суглинками, к которому добавлялся золовый наполнитель. Основным методом исследования являлся электронно-микроскопический анализ сколов керамических черепков, позволяющий детализировать особенности взаимодействия минеральных частиц сырья с золовым наполнителем в точках контактных взаимодействий. В качестве вспомогательных методов служили рентгенографический и рентгенофлуоресцентный методы анализа. Первый позволяет определить минеральный состав исходного глинистого сырья и золошлаковых отходов, второй — элементный химический состав, выраженный в оксидной форме. Электронно-микроскопический анализ проводился на сканирующем электронном микроскопе FEI XL-30ESEM (FEI, Нидерланды). Съемка образцов осуществлялась в режиме высокого вакуума при ускоряющем напряжении 20 кэВ. На исследуемые образцы предварительно напылялся проводящий слой углерода, толщиной ~30 нм. Рентгенофазовый анализ осуществлялся на рентгеновском дифрактометре D2 Phaser (Bruker, Германия). Съемка осуществлялась в следующем режиме: напряжение рентгеновской трубки — 30 кВ, ток — 30 мА, шаг сканирования — 0,02°, скорость — 1 град./мин. Диапазон углов сканирования в геометрии Брэгга-Брентано составлял от 3 до 40°. Исследование элементного состава проводилось на рентгенофлуоресцентном волнодисперсионном спектрометре S8 Tiger (Bruker, Германия), на порошковых образцах.

По данным рентгенографического анализа, глинистое сырье Ключищинского месторождения характеризуется полиминеральным составом. Глинистая компонента представлена смешаннослойной фазой иллит-монтмориллонитового состава (41–58%), с примесью иллита (3–4%), хлорита (⁓1%) и каолинита (⁓1%). Совместно с глинистыми минералами, в составе породы присутствуют обломки минералов кварца (32–46%), альбита (5–7%) и микроклина (3–4%). Из аутигенных минералов отмечается кальцит (1–2%). Соотношение минеральных фаз меняется по разрезу карьера, что затрудняет процесс изготовления керамических изделий. В целях усреднения минерального состава глины, на предприятии формируют площадки промежуточного складирования сырья в виде конуса. Рентгенофлуоресцентный анализ показал, что глинистое сырье состоит из следующих элементов: SiO2 — 65,31-70,15%, Al2O3 — 10,29-12,74%, Fe2O3 — 3,07-5,33%, TiO2 — 0,37-0,89%, CaO — 1,12-5,34%, MgO — 1,17-1,96%, K2O — 1,65-2,35%, Na2O — 0,81-1,0%, ППП – 4,86%, SO3 — менее 0,05%.

Золошлаковые отходы, по данным рентгенографических исследований, представлены, в основном, аморфной стекловатой фазой, дающей на спектрах широкое гало в области брэгговских углов 20–45о. Кристаллические фазы присутствуют в меньшем количестве. В их составе отмечается кварц, микроклин, альбит, муллит, гематит и магнетит. Элементный состав отходов выглядит следующим образом: SiO2 — 60,53%, Al2O3 — 28,03%, ∑Fe2О3+FeО — 7,17%, СаО — 1,08%, ∑Na2О+K2O — 2,10%, TiO2 — 0,75%, SO3 — 0,28%, P2O5 — 0,24%.

Как видно из результатов химического анализа, глинистое сырье и золошлаковые отходы близки по составу между собой, что позволяет предположить об их хорошей совместимости и отсутствии негативных взаимодействий в процессе спекания керамической шихты. Согласно ранее проведенным исследованиям, было установлено, что оптимальное количество золовой добавки в глинистую массу составляет 15–20%

Изучение сколов обожженной керамики с помощью электронной микроскопии позволило установить неоднородное строение керамических изделий, обусловленное, с одной стороны, текстурированием частичек глинистых минералов, с другой — неравномерным распределением минералов отощителей, изначально присутствующих в самом глинистом сырье и в составе золошлаковой добавки. Если посмотреть на срезы образцов, то можно увидеть их зональное строение. Краевые части сложены глинистыми чешуйками, расположенными плоскопараллельно между собой, соприкасаясь базальными плоскостями. В центральной части — глинистые чешуйки расположены более неупорядочено, хаотично. Кроме того, по краям отмечается относительно небольшое количество включений минералов отощителей. Основная часть золошлакового наполнителя и аллотигенных зерен кварца и полевых шпатов сконцентрирована во внутренних центральных частях изделий. На нижеприведенных фотографиях поверхностей сколов с периферии и центральной части образца отчетливо видна анизотропия структуры керамического черепка (рис. 1). Внешняя зона изделия представлена аксиально ориентированными аморфизированными чешуйками глинистых минералов, которые в процессе термического преобразования сохранили свою ориентировку, спекшись базальными плоскостями, за счет чего внешний слой приобрел повышенную плотность и меньшую пористость. Преобладает тонкая межагрегатная пористость с щелевидными каналами, раскрытостью от 10 до 20 мкм. Внутренняя часть изделий характеризуется наличием более рыхлой структурной упаковкой минеральных зерен. Здесь в большем количестве сконцентрированы обломки минералов и кремнистые микросферы золошлаковой добавки. Зерна кварца, полевых шпатов и чешуйки мусковита создают центры коагуляции, концентрируя вокруг себя глинистые агрегаты — шихты. При обжиге они же являются очагами спекания глинистой массы, образуя по периферии жидкофазную пленку силикатного расплава, чему в значительной степени способствуют плавни. За счет этого отдельные компоненты глинистой массы связываются в единый композитный материал. В процессе спекания глинистые агрегаты, связующие минеральные зерна, уменьшаются в размерах, что приводит к образованию в керамическом черепке связанных пор, размером 10–50 мкм. Силикатные и алюмосиликатные микросферы золы-уноса, имеющие размеры 5–10 мкм, при формовании изделий-сырцов внедряются в структуру глинистых агрегатов, окружающих зерна минералов отощителей, выполняя функцию матрикса. Наличие микросфер в изделии, в какой-то степени, препятствует усадке объема глинистых агрегатов, снижая пористость керамических черепков.

Рисунок 1 - Фотографии поверхностей сколов керамического изделия с внешней и внутренней части: 

а - внешняя часть керамического черепка; б - внутренняя часть керамического черепка

DOI:10.60797/mca.2026.69.11.1

Анализ поверхностей сколов керамических изделий, в участках концентрирования глинистого связующего, показал особенности взаимодействия частичек глинистых минералов с алюмосиликатными и силикатными микросферами золы-уноса. На электронно-микроскопических снимках видно, что по поверхности термически преобразованных глинистых минералов сформирована аморфная стекловатая фаза. В зонах контактных взаимодействий аморфизированные глинистые чешуйки образуют незакономерные сростки, посредством застывшего силикатного и алюмосиликатного расплава. Микросферы золы-уноса, находящиеся между аморфизированными реликтами глин, также вступили в реакции плавления, увеличивая долю стекловатой фазы. В одних случаях, плавлению подверглись только внешние границы микросфер в местах соприкосновения с плоскостями разложившихся глинистых минералов с сохранением сферического облика (рис. 2). При этом в точках соприкосновения образующийся кремнекислый расплав, приподнимаясь над поверхностью аморфизованных глин, обволакивает нижние части микросфер, постепенно стараясь их поглотить. За счет поверхностного плавления некоторые золовые частицы приобретают облик стекловатых полусфер. В других случаях, в участках плотного расположения микросфер, соприкасающихся краями, происходит процесс их сплавления между собой с образованием более крупных агрегатов. Сплавление идет с периферии, постепенно охватывая весь объем сферических частиц, то есть, поверхностное плавление постепенно переходит в объемное. В конечном итоге формируется стекловатый сросток силикатных сферических гранул, поверхность которого приобретает пупырчатое строение.

Рисунок 2 - Фотографии поверхностей сколов керамических изделий в участках взаимодействия аморфизированных частичек глинистых минералов с силикатными микросферами золы-уноса: 

а - срастание глинистых минералов с поверхностями микросфер золы-уноса; б - срастание кремнистых микросфер в агрегаты на базальной поверхности глинистых минералов

DOI:10.60797/mca.2026.69.11.2

В случае, когда инкогруэнтное плавление глинистой массы, сопровождается резким изменением объема связующей компоненты, в формирующемся керамическом черепке возникают открытые поры. В присутствии золошлаковой добавки, алюмосиликатные микросферы золы-уноса, более устойчивые к термическому воздействию и усадки, на фоне сближения глинистых частичек, смещаются в сторону полостей открытых пор. По мере увеличения их количества, микросферы постепенно перемещаются от стенок пор к центрам полостей, за счет чего идет постепенное сужение порового пространства (рис. 3). В ряде пор, силикатные и алюмосиликатные микросферы, в условиях ограниченного пространства соприкасаются друг с другом краями. В местах контактных взаимодействий между ними образуются пленки силикатного расплава, которые под действием сил поверхностного натяжения стягиваются к местам соприкосновения остеклованных частиц. По мере увеличения периода обжига керамического черепка контактирующие между собой микросферы срастаются, образуя кристаллизационные мостики. В немалой степени, процессам спекания способствуют элементы плавни (К2О и Na2O), выделяющиеся при термическом разложении полевых шпатов и глинистых минералов. Формирование в открытых порах дополнительных структурных связей повышает прочность изделий на сжатие.

Рисунок 3 - Фотографии поверхностей сколов керамических изделий в участках взаимодействия силикатных и алюмосиликатных микросфер в полостях открытых пор: 

а - микросферы золы-уноса, перемещенные в полости пор; б - срастание микросфер золы-уноса с образованием кристаллизационных мостиков в порах

DOI:10.60797/mca.2026.69.11.3

Учитывая микроскопические размеры сферических частичек золы–уноса, весьма велика вероятность их соприкосновения с зернами кварца и полевых шпатов, являющихся естественным отощителем керамической шихты. В этом случае, между обломками минералов и силикатными микросферами, имеющими близкий вещественный (химический, элементный) состав, возникают точки эвтектики плавления. В местах касания создаются условия, при которых плавление вещества начинается раньше, чем в других участках, не соприкасающихся с минеральными компонентами спекающейся глинистой массы. Анализ электронно-микроскопических снимков показывает, что процесс плавления силикатных микросфер на поверхности зерен кварца и полевых шпатов идет с различной интенсивностью при одних и тех же температурах.

Твердофазное спекание остеклованных частиц золы-уноса с кварцем идет с гораздо меньшей скоростью, по сравнению с полевыми шпатами, что, вероятно, обусловлено различной термической стойкостью зерен природных минералов. На электронно-микроскопических снимках видно, что силикатные микросферы, примыкающие к кварцевым зернам, практически не меняют свою внешнюю сферическую форму. Преобладают точечные контакты соприкосновения, по которым, собственно, и происходит сплавление минерального вещества. При этом на контактах кварца с частичками глинистых минералов, процесс сплавления идет более активно. Глинистые чешуйки, изгибаясь в процессе термической аморфизации, обволакивают и более плотно прилегают к поверхности кварцевых обломков, образуя прочный композитный материал из структурного заполнителя и связующего глинистого вещества (рис. 4). На контакте с полевыми шпатами силикатные микросферы претерпели значительные морфологические изменения. Фактически, ни одна частичка золы-уноса не сохранила свой сферическую форму, трансформировавшись в полусферы. Та их часть, которая соприкасалась с поверхностью альбита или микроклина, расплавилась, за счет чего остеклованные частицы уменьшились в объеме, существенно просев в высоту до половины диаметра. Фиксируются следы плавления и на поверхности зерен полевых шпатов, что не отмечалось на кварцевых зернах. Потеки минерального вещества сглаживают остроугольные края обломков, придавая им мягкие очертания. Видно, что источником вязкого силикатного расплава, покрывающего поверхность зерен полевых шпатов, являются микросферы золы-уноса. Учитывая наличие щелочных металлов в составе микроклина и альбита, можно с большей долей увереннсти предположить их участие в снижении температуры плавления силикатных микросфер, за счет чего и произошло ускорение перехода вещества из твердой в жидкую фазу.

Рисунок 4 - Фотографии поверхностей сколов керамических изделий в участках взаимодействия силикатных и алюмосиликатных микросфер с зернами кварца и микроклина: 

а - срастание микросфер золы-уноса с поверхностью зерна кварца; б - срастание микросфер золы-уноса с поверхностью зерна микроклина

DOI:10.60797/mca.2026.69.11.4

Изучение процессов спекания керамической шихты показало, что в глинистой массе при температуре обжига 950оС происходят разнообразные твердофазные преобразования, сопровождающиеся переходом части твердого минерального вещества в жидкий расплав

[11]

,

[12]

. Основную долю жидкого расплава в гетерогенной системе обеспечивают глинистые минералы, в первую очередь смешаннослойные иллит-монтмориллонитовые образования

[13]

. Их особенностью является незакономерное чередование в кристаллической слоистой структуре иллитовых и монтмориллонитовых пакетов, каждый из которых состоит из двух кремнекислородных тетраэдров, соединенных общим октаэдром. В процессе термической диссоциации, из кристаллической структуры минерала выделяются кремнезем и глинозем с примесью щелочей, оксидов магния и железа, которые образуют на поверхности аморфизированных глинистых частичек жидкий расплав кислого состава. В иллитовых пакетах разрушению упорядоченной структуры минерала способствует уход крупных катионов К+, которые снижают температуру образования жидкой фазы и увеличивают подвижность расплава. В упрощенном виде термическое разложение минералов, с образованием продуктов обжига, можно выразить следующим образом:

Na(Mg,Al)2[Si4O10](OH)2*4H2O → Al2O3 + 4SiO2 + 2MgO + Na2O + 2H2O

монтмориллонит продукты термической диссоциации

2K,Al2[Al,Si3O10](OH)2 → 3Al2O3 + 6SiO2 + K2O + 2H2O

иллит продукты термической диссоциации

Кремнезем и глинозем, составляющие основу кислых расплавов, покрывают поверхности реликтов глинистых минералов тонкой пленкой, которая удерживается на твердых подложках за счет сил поверхностного натяжения. Судя по сглаживанию острых краевых граней минеральных частичек и формированию плавных округлых поверхностей, имеет место иммерсионное взаимодействие между гетерогенными фазами, когда вся поверхность твердого тела равномерно покрывается жидким расплавом. При этом, в точках соприкосновения твердых подложек друг с другом, расплав способен перемещаться с одной частицы на другую, образуя мостики.

Технология изготовления керамических черепков, подразумевающая прессование, приводит к неравномерному уплотнению частиц глинистых минералов в объеме изделий. По периферии глинистые минералы приобретают общую пространственную ориентировку, соприкасаясь базальными плоскостями, в центре — дезориентированы, расположены хаотично, соприкасаясь боковыми сколами и образуя точечные структурные контакты (рис. 5). В соответствии с этим, пленки расплава будут по-разному взаимодействовать между собой. В случае ориентированных и плотно прилегающих друг к другу глинистых чешуек, между ними образуется большая по площади область контактных взаимодействий, расплав полностью заполняет межзерновое пространство, сращивая аморфизированные чешуйки между собой. При этом поры сжимаются до 10-20 мкм, то есть, создается плотный внешней каркас, устойчивый к воздействию среды. Во внутренних частях изделий, где преобладают контакты между боковыми сколами и между базисной поверхностью и сколом, площадь контактных взаимодействий заметно меньше. Сплавление идет в локальных точках, куда стягиваются пленки силикатных расплавов, соседних близко расположенным чешуек аморфизированных глинистых минералов. При соприкосновении поверхностных расплавов, между ними возникают перемычки, посредством которых в дальнейшем при остывании формируются кристаллизационные связи. Вследствие неупорядоченной структуры, при уменьшении объема глинистых частичек в изделии возникают межагрегатные поры размером 10–50 мкм, создается более рыхлая структурная упаковка минеральных зерен.

Рисунок 5 - Фотографии поверхностей сколов поверхностей сколов керамических изделий в участках взаимодействия чешуек глинистых минералов на контактах базальных плоскостей и боковых сколов: 

а - срастание чешуек глинистых минералов по контактам базальных плоскостей; б - срастание чешуек глинистых минералов по контактам боковых сколов (небазальных плоскостей)

DOI:10.60797/mca.2026.69.11.5

Снижение термической усадки и общей пористости изделий можно осуществить путем добавления в керамическую шихту 15-20% золошлаковой добавки. В отличие от минеральных зерен природного отощителя, добавки золы-уноса способны оказывать комплексное воздействие на глинистое сырье. Как инертный заполнитель, силикатные микросферы снижают воздушную усадку изделий-сырцов, как активное вещество — участвуют в процессах спекания керамической массы, увеличивая прочность материала. Эффект снижения усадки шихты обусловлен способностью микросфер золы-уноса внедряться в пространство, заполняющееся микроагрегатами глинистых частичек на стадии прессования изделий сырцов. Выполняя функцию матрикса, внедряющегося в промежутки между более крупными минеральными зернами кварца и полевых шпатов природного отощителя, микросферы выступают в качестве армирующей компоненты, обеспечивающей более жесткие межзерновые структурные связи внутри глинистых агрегатов. В результате пластичных деформаций глинистого вещества, вокруг частичек золы-уноса образуются гетероминеральные конгломераты по типу «оболочка-ядро», более устойчивые к усадке при обезвоживании. При удалении избыточной части водных оболочек из межагрегатного пространства глинистой массы, силикатные и алюмосиликатные микросферы являются центрами притяжения, с которыми частички глинистых минералов связываются в более прочные агрегатные сростки, формируя единый каркас в плотной цементирующейся массе керамической шихты.

В процессе обжига формованных изделий частички золы-уноса, обладающие химической совместимостью с материалами матрицы, начинают вступать в реакции взаимодействия с минералами глинистого сырья. В немалой степени этому способствует небольшая толщина стенок полых микросфер и их дефектность за счет многочисленных включений газовых пузырьков. Аморфное строение стекловидных частичек золы-уноса обуславливает отсутствие у них определенной точки плавления. При повышении температуры они постепенно разжижаются, переходя из твердого состояния в жидкое. Причем, этот процесс может протекать не одномоментно, а быть растянутым в некотором температурном интервале, в зависимости от внешних физико-химических факторов. Учитывая преобладание в составе керамической шихты низкообжиговых глинистых минералов и установленную температуру обжига изделий около 950оС, основным фактором, определяющим точку плавления микросфер золы-уноса в керамической шихте, будет являться поступление к их поверхности плавней. Исходя из минерального состава исходного глинистого сырья, выделение плавней в поровое пространство керамического черепка можно ожидать уже при температурах около 750оС. За счет разрушения кристаллической структуры из состава слоистых силикатов начинают выходить железо, магний, кальций и натрий. При температурах около 950оС, вследствие плавления поверхности зерен полевых шпатов, силикатный расплав обогащается калием. Все щелочные и щелочноземельные элементы, а также железо, в расплавах связываются с кислородом в оксидные формы (K2O, Na2O, CaO, MgO, Fe2O3). Особенностью этих элементов является способность снижать температуру перехода твердых минеральных зерен в жидкую фазу расплава

Сплавление микросфер золы-уноса с глинистыми агрегатами происходит под действием сил поверхностного натяжения силикатного расплава, покрывающего поверхность аморфизующихся частичек глинистых минералов. При этом силикатные микросферы, несмотря на размягчение внешних оболочек, сохраняют свой внешний шаровидный облик. Деформация частичек золы-уноса происходят лишь в локальных участках, где микросферы прилегают друг к другу, образуя микроагломераты с плотной структурной упаковкой. Внутри группы микроагломератов стекловатые сферы наименьшего диаметра в первую очередь начинают разжижаться, частично переходя в жидкую фазу расплава. Это приводит к образованию агрегатных сростков сферических частичек золы-уноса. Подобные сростки образуются только на базальных поверхностях термически преобразующихся глинистых частичек. В случае соприкосновения микросфер с боковыми небазальными поверхностями слоистых алюмосиликатов, сферический облик золы-уноса практически не меняется. Вероятно, различная интенсивность плавления микросфер, при одинаковых температурах, обусловлена площадью их контактных взаимодействий с минеральным веществом керамической шихты. Чем больше площадь контактов соприкосновения, тем большая удельная поверхность сферических частиц входит в соприкосновения с силикатным расплавом, обогащенным плавнями, и тем интенсивнее идет процесс их перехода в жидкое состояние.

При взаимодействии с калиевыми полевыми шпатами, силикатные микросферы постепенно растворяются в пленке вязкого силикатного расплава, покрывающего поверхность зерен микроклина. При этом происходит деформирование внешнего сферического облика золовых частиц с переходом их в полусферы, осложняющих плоский рельеф сколов минеральных обломков. Ускоренному плавлению силикатных микросфер способствует обогащение вязко-жидкого расплава соединениями ионов калия, высвобождающихся из кристаллической решетки микроклина. Щелочной металл в составе кремнеземсодержащей жидкой стеклофазы понижает температуру плавления частичек золы-уноса, создавая условия для их более активного участия в процессах спекания керамической шихты. Несколько другая ситуация возникает на контактах зольных микросфер с поверхностью зерен кварца. Сам кварц, несмотря на полную химическую идентичность с золовыми частицами, плохо вступает с ними во взаимодействие. Это обусловлено тем, что минерал является относительно тугоплавким, с температурой плавления более 1713оС. При температуре обжига керамического черепка около 950оС на поверхности зерен кварца пленка силикатного расплава не образуется, стеклование поверхности минерала не происходит. Однако, слабые кристаллизационные контакты с силикатными микросферами могут формироваться за счет разрывов структурных связей между кремнекислородными тетраэдрами монослоев, слагающих каркас тонких стенок полых зольных частиц. Разрушение части химических связей в монослоях, создает некомпенсированные валентные мостики на периферии микросфер, а тепловое движение препятствует упорядочивающему действию коллективной сцепки. В точках контактных взаимодействий происходит смещение части аморфного кремнезема в сторону более твердых зерен кварца. Движущей силой процесса является межмолекулярное взаимодействие между поверхностями соприкасающихся твердых тел, обладающих сходными химическим составом. Аналогичный процесс протекает между контактирующими друг с другом силикатными микросферами. За счет снижения температуры начала плавления стеклофазы и ослабления структурных связей в мономолекулярных силикатных слоях тонких стенок микросфер, поверхности твердых частичек золы-уноса срастаются между собой под влиянием плавней, понижающих вязкость расплава. На контактах твердых тел стекловидный расплав разъедает стенки микросфер, вовлекая кремнезем в процесс плавления. При этом частички золы-уноса переходят в пиропластическое состояние, при котором на фоне размягчения твердые тела сохраняют свой сферический облик, срастаясь только по контактам.

Таким образом, структурные компоненты золошлаковой добавки при плавлении увеличивают долю силикатного расплава в керамическом черепке, создают кристаллизационные «мостики» на контактах между твердыми телами, армируют каркас пор, образующихся при огневой усадке изделий, повышают плотность структурных связей между минеральными зернами.

Электронно-микроскопические исследования поверхности сколов керамических черепков, изготовленных из глинистой шихты с добавкой золошлаковых отходов, показали, что золовая добавка оказывает существенное влияние на процессы спекания глинистой шихты. Наиболее активно с минеральными компонентами шихты взаимодействуют силикатные микросферы золы-уноса, представляющие собой полые стекловидные шарики микронной размерности с тонкими стенками, образуемыми аморфным кремнеземом. На этапе формования изделий большая часть тонкодисперсных частиц золошлаковых отходов под действием механических давлений перемещается в пластичной глинистой массе от периферии к центру. За счет вхождения в межзерновое пространство обломочных минеральных зерен микросферы золы-уноса выполняю функцию матрикса, разубоживающего глинистое вещество шихты. В результате этого уменьшается чувствительность глинистого сырья к сушке и обжигу, снижается общая усадка изделий. То есть, золошлаковая добавка на начальных этапах работает как отощитель. При обжиге изделий силикатные микросферы размягчаются, аморфное вещество тонких внешних стенок постепенно переходит из твердого состояния в жидкий расплав. Фазовый переход осуществляется под влиянием оксидов железа, а также щелочных и щелочноземельных металлов, обладающих способностью понижать температуру плавления минерального вещества. Плавни поступают в силикатные расплавы из разрушающихся кристаллических структур аморфизирующихся глинистых минералов и полевых шпатов. Небольшая толщина стенок полых микросфер и их дефектность обуславливают способность частичек золы-уноса вступать в реакционные взаимодействия как между собой, так с подплавленными поверхностями минеральных зерен. С агрегатами термически преобразованных глинистых минералов силикатные микросферы образуют точечные кристаллизационные контакты, практически не меняя свой шаровидный облик. На контактах с полевыми шпатами, поверхности которых окружены щелочным силикатным расплавом, плавление микросфер происходит более интенсивно. В результате стекловидные шарики золы-уноса меняют свою форму, большая часть из них трансформируется в полусферы. Лишь с зернами кварца частицы золовой добавки проявляют слабые взаимодействия, что обусловлено относительной тугоплавкостью минерала.

Полученные результаты являются научной основой для оптимизации технологий обжига керамической шихты. Зная особенности плавления микросфер золы-уноса и их взаимодействия с минеральным веществом глин, можно подобрать температуру обжига керамического черепка, при которой достигается наибольшая эффективность золовой добавки. Кроме того, исследования показывают возможность модифицировать глинистые смеси, вводя совместно с микросферами золы-уноса дополнительные плавни, как в виде дезинтегрированных полевых шпатов, так и в виде химических добавок.