Лабораторная работа №4 Изучение процесса получения строительного гипса из гипсового камня

1. Цель работы

В ряде случаев в качестве минеральных отходов может оказаться гипсовый камень, который является сырьем для получения строительного гипса - одного из вяжущих, широко применяющегося при производстве гипсовых и гипсобетонных изделий, штукатурных растворов, отливки моделей в фарфорово-фаянсовом производстве. Целью работы является изучение процесса получения строительного гипса (минерального вяжущего) из гипсового камня.

2. Теория

Гипсовый камень (СаS0₄ -2Н₂О) бывает в чистом виде и в виде природной смеси гипса с глиной . При нагревании до температуры 140-170 градусов Цельсия гипс разлагается по реакции:

СаSО 2Н₂О = СаS0₄ • 0,5Н₂О + 1,5Н₂О

При этом получают строительный гипс р - модификации. Если гипсовый камень нагревают в атмосфере водяного пара в автоклаве при температуре 125 Цельсия и давлении 1,3 атмосферы, то можно получить гипс с более крупными кристаллами а модификации, чем гипс с кристаллами р - модификации. Такой гипс при затворении дает материал большей прочности, чем строительный гипс и называется высокопрочным. Гипс а - модификации в 3-4 раза прочнее строительного гипса р - модификации. В производственных условиях термообработку гипсового камня ведут в специальных варочных котлах. При этом следует знать, что при температуре 200 градусов Цельсия двуводный гипс полностью отдает кристаллизационную воду, переходя в безводный сульфит кальция СаSО₄ - растворимый ангидрит (медленно схватывающееся, медленно твердеющее минеральное вяжущее, ухудшающее строительные свойства гипсового вяжущего).

Процесс твердения гипсового теста происходит по реакции:

СаS0₄ -0,5Н₂0+1,5Н₂0= СаSО₄ -2Н₂О.

Кристаллы СаSО4 • 2Н2О В процессе твердения срастаются, образуя прочный гипсовый камень. Прочность гипсового камня зависит от тонины помола гипса и количества воды, взятой для его затворения (ддя затворения строительного гипса необоримо 50-70% воды по весу гипса). Сушка изделий ш гипсового вяжущего производится при температуре 65-70 градусов Цельсия (при более высокой температуре двуводный гипс начинает разлагаться, снижая прочность изделий).

Все характеристики строительного гипса (густота гипсового текста, тонина помола, прочность образцов-кубиков и т.п.) определяются согласно ГОСТ 125-70. Предел прочности при сжатии кубиков гипса составляет согласно ГОСТ 125-70:

для 1 сорта - 55 кг/ см2;

для 2 сорта - 45 кг/см2;

для 3 сорта - 35 кг/см^ через 1,5 часа после приготовления раствора.

3. Экспериментальная установка

Эксперимент проводится с использованием муфельной печи, дробленого докрупности - 10мм гипсового камня, фарфоровой ступки и прибора Вики.

4. Эксперимент

Проба гипсового камня массой 300-500 г, раздробленного до крупности 1 0 мм, закладывается в фарфоровой тигель и нагревается в муфельной печи до температуры 170 градусов Цельсия, при которой выдерживается в течении 0,5 часа, а затем остывает в закрытой печи до комнатной температуры.

Обожженный гипсовый камень размалывается в порошок в фарфоровой ступке. 200-250 г полученного порошка затворяются 100-125 г воды путем засыпки порошка в воду в специальной миске. Все веса записываются. На приборе Вика определяются сроки схватывания полученного гипса. Для этого подвижный

металлический стержень 1 с закрепленный на нем иглой устанавливается так, чтобы стальная игла (диаметр иглы - 1,1 мм, длина - 50 мм) соприкасалась с поверхностью стеклянной пластинки, помещенной на основе прибора и записывают показания стрелки прибора на измерительной шкале прибора. Затем стержень поднимают в крайнее верхнее положение и фиксируют стопорным винтом.

На стеклянную пластинку помещают эбонитовое или латунное кольцо высотой 40 ± о, 5 мм и диаметрами: верхним 75 ± 5 мм. В кольцо наливают приготовленное для испытания гипсовое тесто и выравнивают поверхность раствора линейкой или ножом на уровне верхней кромки кольца. Стержень 1 плавно, придерживая рукой, отпускают до тех пор, пока игра не соприкасается с поверхностью стеклянной пластины. Испытания проводят через каждые 30 секунд, поднимая стержень с иглой ДО уровня верхней поверхности гипсового раствора в кольце и при каждом опускании стержня, меняя место прокалывания иглой гипсового раствора, а также следа за тем, чтобы не погнуть иглу при опускании стержня.

Началом схватывания гипса считается момент, когда игла первый раз не дошла до поверхности стекла 1-2 мм - при этом фиксируется время от момента затворения до момента начала схватывания. Концом схватывания считают промежуток времени от начала затворения до момента, когда игла погрузилась в гипсовое тесто не более чем на 0,5 мм при свободном опускании стержня прибора Вика. Вес стального стержня с иглой в приборе Вика - 120 г. Пробу гипсового раствора необходимо получать постепенного высыпая в воду навески гипса в течении 3 0 секунд и размешивая при этом её до получения однородной массы, которую потом выливают в кольцо прибора Вика. Результаты эксперимента записываются по форме:

Прибор Вика.

Температура обжига гипсового камня -170 Градусов Цельсия,

Масса взятого гипса 100 г.

Количество взятой воды 50 г.

Продолжительность высыпания гипса в воду и перемешивания пробы 30 сек.

Отсчет по прибору Вика:

Начало схватывания через 4 мин 30 .

Конец схватывания через 6 мин 34сек.

Период схватывания 2 мин 34 сек,

Начало схватывания гипса должно наступать не ранее, чем через 4 минуты после затворения водой, а конец - не ранее чем через 6 минут и не позднее 30 минут. Ускорить схватывание можно, добавляя в гипсовое тесто молотый гипсовый камень, поваренную соль сульфат натрия. Замедлить схватывания можно водным раствором столярного клея, сульфитно-спиртовой бардой и т.д. При твердении гипсовое тесто увеличивается в объеме до 1 %, что используется при формовочных работах.

Тонкость помола для 1 сорта гипса соответствует остатку на сите по весу для 1-го сорта - не менее 15%, для 2 сорта - 20%, 3 сорта - 30%.

Гипсовые изделия водостойкостью не обладают (растворимость двуводного гипса в воде составляет 2,05 г/л). Повысить водостойкость гипсовых изделий можно, добавляя в гипсовое тесто известь, молотый шлак, протландцемент или водные эмульсии некоторых синтетических смол.

Добавки замедлители и ускорители времени схватывания гипса обычно вводятся в количестве 0,5-2% от массы гипса.

Вывод: из проведенного опыта следует, что схватывание гипса наступает через 4 минуты 34 секунды после затворения водой, а конец схватывания через 6 минут 34 секунды после затворения водой. Таким образом, период схватывания

Составляет 2 минуты 34 секунды. Начало и конец в пределах нормы.

Федеральное агентство по образованию

Московский Государственный Горный Университет

Кафедра "Инженерная защита окружающей среды"

Лабораторная работа №.5

«Определение зернового состава и модуля крупности песка»

Дисциплина: «Складирование и утилизация отходов горного

производства»

вариант 1

Выполнил:

Катюрин Олег

Студенг грушш:

ИЗОС-07

Проверила:

Удалова Н.П.

Москва2012г.