Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Том-1-2013-ЦНТИ.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
109.8 Mб
Скачать

Иващенко ю.Г., Евстигнеев с.А., Страхов а.В.

(СГТУ им. Гагарина Ю.А., г. Саратов, РФ)

В статье рассматривается возможность получения композиционного гипсового вяжущего с применением активных минеральных добавок алюмосиликатного состава природного или техногенного происхождения с дополнительной механоактивацией в планетарной мельнице.

The possibility of obtaining a composite gypsum using active aluminosilicate mineral supplementation of natural or anthropogenic origin with additional mechanical activation in a planetary mill

На протяжении нескольких десятилетий XX века экологическая обстановка в некоторых регионах РФ, где перерабатывается апатитовый концентрат являющийся сырьем для производства ортофосфорной кислоты и сложных концентрированных удобрений ухудшилась [1]. Это обусловлено несовершенством законодательной базы в вопросах экологии, так же множеством организационных и финансовых проблем, но основным и наиболее значимым является низкий уровень осведомленности населения в областях экологии и способах переработки образующихся отходов. В настоящее время на большинстве предприятий фосфогипс не перерабатывается, а направляется в накопители. Так в накопителях ООО «Балаковские минеральные удобрения» (БМУ) на площади 1500 м2 накоплено более 18млн.т. В тоже время фосфогипс можно и необходимо рассматривать как наиболее перспективный материал для производства строительных материалов. Существует множество способов и технологий переработки фосфогипса, но все они по той или иной причине не нашли широкого применения.

В данной статье рассматривается возможность получения гипсового вяжущего на основе фосфогипса и алюмосиликатных добавок за счёт механоактивации смеси. Согласно определению, данному академиком Ребиндером: «Цель механохимии состоит в использовании или предотвращении тех химических реакций, которые вызываются или ускоряются механической активацией». Часть механической энергии, подведенной к твердому телу во время активации, усваивается им в виде новой поверхности, линейных и точечных дефектов [2]. Известно, что химические свойства кристаллов определяются наличием в них дефектов, их природой и концентрацией. Механоактивация смеси численно равно суммарному изменению свободной энергии системы под действием механических сил [3].

Фосфогипс помимо того что имеет сложный химико-минералогический состав, так же обладает наличием высокой влажности от 28 до 40% по массе (таблица 1). Влажность относится к числу важнейших характеристик, так как она определяет затраты топлива на сушку и технологические параметры переработки.

Таблица 1 – Оценка качества фосфогипса

пробы

Влажность

Содержание химически связанной воды

Содержание %

СаО

SO3

P2O5

Fe2O3

F

SiO2

1

32,6

19,8

26,08

69,2

1,84

0,41

0,87

0,58

2

27,2

16,3

31,02

65,6

0,98

0,35

0,46

0,57

Для оценки качества фосфогипса как сырья для производства гипсового вяжущего были отобраны пробы фосфогипса дигидрата № 1 (свежий – не более 12 часов от момента образования фосфогипса дигидрата) и фосфогипса дигидрата №2 (лежалый более 1 года), а также алюмосиликатные добавки (АСД) природного и техногенного происхождения. Пробы высушивали при температуре 60–650С в течение 20–30мин. до влажности не более 16-18%, данный процесс необходим, так как помол без предварительной подсушки невозможен из-за высокой влажности 26-31%, и как следствие, налипания фосфогипса на мелющие тела и футеровку мельниц. В пробы фосфогипса дигидрата №1 и фосфогипса дигидрата №2 были введены АСД техногенного и природного происхождения в количестве 10% от общей массы. Подготовленные композиции подвергались механоактивации в планетарной мельнице, которая осуществлялась в течение 10мин. Удельную поверхность композиционного вяжущего определяли методом воздухопроницаемости, результаты представлены в таблице 2. Удельная поверхность композиционного вяжущего будет определять основные физико-механические и технологические показатели композиционного вяжущего.

После механоактивации композиции подвергали низкотемпературному обжигу 130-1500С в течение 2 часов, после чего охлаждали при комнатной температуре 18-200С. Результаты испытаний вяжущих по методике ГОСТ 23789 приведены в таблице 3.

Таблица 2 – Удельная поверхность композиционного вяжущего

проб

Наименование

Удельная поверхность см2

1

ФГ свежий

3670-3900

ФГ+АСДприродн.

3980-4100

ФГ+АСДтехноген

3820-4070

2

ФГ лежалый

4200-4500

ФГ+АСДприродн.

5250-5500

ФГ+АСДтехноген

4650-4800

Примечание: ФГ – фосфогипс; АСДприродный – аллюмосиликатная добавка природная;

АСДте – аллюмосиликатная добавка техногенная

Таблица 3 – Результаты испытаний вяжущих

проб

Наименование

Содержание химически связанной воды %

Нормальная густота

теста %

Сроки

схватывания

мин-с.

Предел прочности при сжатии через 2 ч. МПа

Начало

Конец

1

ФГ свежий

9,2

72

27-15

60-0

1,7

ФГ+АСДприродн.

4,7

64

13-10

34-35

3,2

ФГ+АСДтехноген

6,1

65

15-26

32-10

3,0

2

ФГ лежалый

7,4

68

22-21

40-12

2,1

ФГ+АСДприродн.

3,6

59

7-20

18-15

6,7

ФГ+АСДтехноген

4,5

62

9-10

20-36

4,8

Из таблицы 3 следует, что проба фосфогипса дигидрата №1 (свежий) существенно отличается по своим показателям от пробы фосфогипса дигидрата №2 (лежалый), что связано в основном с влажностью сырья. Однако, проба фосфогипса дигидрата №2 с введенными АСД показали хорошие результаты по степени помола и конечным свойствам комплексного гипсового вяжущего. Причём, прочность при сжатии (марка) комплексного вяжущего с применением АСД природного происхождения выше, чем техногенного.

Заключение

Проведённые исследования свидетельствуют о возможности получения композиционного гипсового вяжущего с применением алюмосиликатных добавок природного и техногенного происхождения за счёт применения процесса механоактивации. Результаты испытания проб, по ГОСТ 125-79 показали, что получено, нормально твердеющие, гипсовые вяжущие марок Г3–Г7. На основании проведенных исследований были выбраны основные технологические параметры: степень помола в планетарной мельнице в течение 10 мин. до удельной поверхности Sуд = 3670-5500 см2/г., низкотемпературный обжиг при температуре не более 1500С в течении 2 часов. Так же опыты показывают необходимость введения активных минеральных добавок алюмосиликатного состава для гомогенизации сырья, усреднения влажности, увеличения степени помола и повышения предела прочности при сжатии. Все это позволяет снизить колебание параметров сырья и как следствие повысить качество конечного продукта.

Литература

1 Мещеряков, Ю.Г., Федоров, С.В. Промышленная переработка фосфогипса [Текст]/Ю.Г. Мещеряков, С.В. Федоров. – СПб.: Изд-во «Стройиздат СПб», 2007. – 104 с.

2 Промтов, М.А. Машины и аппараты с импульсными энергетическими воздействиями на обрабатываемые вещества [Текст]: Учебное пособие/М.А. Промтов. – М.: Изд-во «Машиностроение-1», 2004. – 136 с.

3 Твердофазный синтез металлооксидных порошков: учебно-методи-ческое пособие [Текст]/Э.И. Денисова, В.В. Карташов, В.Н. Рычков. – Екб.: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2008. – 31 с.

1.9

ИЗГИБАЕМЫЕ КОНСТРУКЦИИ, УСИЛЕННЫЕ УГЛЕВОЛОКНОМ