авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Гипсовые строительные материалы и изделия, полученные механохимической активацией техногенного сырья

-- [ Страница 2 ] --

Из табл. 1 следует, что содержание химически связанной воды в фосфополугидрате изменяется от 5,6 до 5,9 %, а содержание полуводного

сульфата кальция достигает 85 % массы.

Изменение химического состава фосфополугидрата обусловлено химико-минералогическим составом исходного фосфатного сырья и параметрами технологического процесса переработки. Основными примесями в попутном продукте по их содержанию являются ортофосфорная кислота и фосфаты.

Определена зависимость скорости гидратации фосфополугидрата от содержания фосфорной кислоты и фосфатов в жидкой фазе (в пересчете на Р2О5). С этой целью с карусельного фильтра цеха экстракции была отобрана проба попутного продукта. Содержание Р2О5 в пробе составило 2,0% (наиболее высокая концентрация в условиях ВАЗ). В дальнейшем часть пробы фосфополугидрата была промыта дистиллированной водой при температуре близкой к 100С. При этом содержание фосфорной кислоты и фосфатов в пробе понизилось с 2,0 % до 0,4 % (в пересчете на Р2О5). Затем влажные пробы хранили в эксикаторе над водой при температуре 20С. Скорость гидратации фосфополугидрата определена по изменению содержания химически связанной воды.

Через 30 суток содержание химически связанной воды в отмытой пробе составило 12,8 %, т. е. примерно на 1,5 % превышало аналогичный показатель для неотмытой пробы. Следовательно, промывка несколько ускоряет процессы гидратации фосфополугидрата, что согласуется с литературными данными.

Выполненный комплексный фазовый анализ более 100 проб фосфополугидрата ВАЗ, отобранных в разное время, показал, что, кроме полуводного сульфата кальция, он может содержать растворимый и нерастворимый ангидриты, а также дигидрат. Это же подтверждает ДТА и рентгеновский фазовый анализ проб.

Изменение фазового состава попутного продукта вызвано колебаниями температуры и продолжительностью разложения фосфатного сырья в экстракторе. Температура пульпы в экстракторе в условиях ВАЗ изменяется в пределах от 94 до 102С.

В пробах в случае, когда температура продукта в экстракторе сос-

тавляла 94 - 98оС, определен двуводный гипс в количестве 8-10% массы сухого попутного продукта.

Содержание дигидрата в пробах определено методом комплексного количественного фазового анализа. Образование двуводного гипса понижает скорость фильтрации жидкой фазы. Одновременно повышается влажность остатка на фильтре (до 29,5%) и содержание ортофосфорной кислоты в жидкой фазе попутного продукта (до 2,0% по Р2О5).

Результаты комплексного количественного фазового анализа проб, отобранных с карусельного фильтра, когда температура продукта в экстракторе составляла 100 - 102оС, показали, что ФПГ содержит до 15% растворимого (АIII) и нерастворимого (АII) ангидритов. Жидкая фаза этих проб отличалась сравнительно низким содержанием фосфорной кислоты и фосфатов. Влажность остатка на фильтре изменялась в пределах от 17,2 до 20,0%. Удельная поверхность проб фосфополугидрата ВАЗ приведена в табл.2.

Таблица 2

Удельная поверхность фосфополугидрата ВАЗ

Влажность пробы на фильтре, % Удельная поверхность, м2/г, определенная по методу
низкотемпературной адсорбции азота хроматографии
17,2 5,3 1,15
23,6 8,3 1,60
29,5 11,0 1,85

Из табл. 2 следует, что повышение влажности остатка на фильтре

обусловлено изменением Sуд. твердых фаз.

Содержание полуводного сульфата кальция в пробах изменяется в пределах от 85 до 90%. Характерной особенностью фосфополугидрата является невысокая скорость процессов гидратации и твердения.

Имеются различные точки зрения на причины замедленной гидратации фосфополугидрата. Невысокую скорость гидратации связывают с присутствием растворимых в воде примесей, образованием твердых растворов внедрения, а также образованием на поверхности зерен фосфополугидрата экрана из малорастворимых в воде веществ. Микроскопический анализ проб показал, что кристаллы полуводного сульфата кальция образуют агрегаты. Фосфополугидрат ВАЗ исследован также методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и ИКС.

Исследования показали, что причиной замедленной гидратации и твердения ФПГ может быть замещение ионов SO42- на ион HPO42- и повышение энергии связи воды в структуре полуводного сульфата кальция.

Вопросы о характере связи воды в кристаллической структуре полугидрата и её содержании являются до настоящего времени предметом дискуссии.

Результаты стандартных испытаний проб ФПГ ВАЗ приведены в табл.3.

Фосфополугидрат ВАЗ характеризуется замедленным схватыванием и твердением. Начало схватывания наступает не ранее 4ч. 30 мин., и конец через 11ч. 00 мин. – 12ч. 30 мин. При этом через 12ч. 30 мин. хранения содержание химически связанной воды в сухом попутном продукте повышается с 5,6-6,8% до 6,8-7,2%, т.е. схватывание было в основном обусловлено водоотделением и испарением воды в процессе испытания.

По техническим свойствам фосфополугидрат ВАЗ не соответствует требованиям ГОСТ 125. Аналогичные результаты получены ранее при испытании фосфополугидратов Винницкого химического комбината и Красноуральского медеплавильного комбината..

Таблица 3

Технические свойства фосфополугидрата

Нормальная густота, % Сроки схватывания, ч, мин. Предел прочности, МПа
при изгибе при сжатии
начало конец в возрасте 24 ч сухих образцов в возрасте 24 ч сухих образцов
70-82 4,30- 8,00 11,00-12,30 0,6- 0,8 0,9- 1,2 0,8- 1,2 1,6- 2,0

Для ускорения процессов гидратации фосфополугидрата и проведения реакции нейтрализации предложено вводить добавки – активаторы CaO, Ca (OH)2, Mg (OH)2, Ca (NO3)2, CaF2, HCl и другие. Проведенные исследования, а также данные, опубликованные в литературе, свидетельствуют о том, что введение этих добавок не позволяет получить быстросхватывающиеся и быстротвердеющие формовочные смеси, аналогичные смесям из гипсового вяжущего на основе природного сырья. Это обусловлено примесями и образованием на поверхности кристаллов фосфополугидрата малорастворимых фосфатов кальция.

В качестве добавок-активаторов предложено использовать золу-унос котельной ВАЗ, пыль вращающихся печей Волховского цементного завода и цементного завода «Гигант» (г. Воскресенск). Выбор добавок-активаторов обусловлен их химическим, минеральным составом и дисперсностью.

Оптимальный расход добавок (% массы сухого ФПГ) приведен

ниже:

- зола-унос кательный ВАЗ -8-9,

- пыль пылевой камеры вращающихся печей 4,5-5,5,

- пыль электрофильтров вращающихся печей – 2,5-3,5

Результаты определений скорости гидратации ФПГ ВАЗ при введении добавок приведены на рис.1.

 Рис 1 Зависимость скорости гидратации-0

Рис 1 Зависимость скорости гидратации фосфополугидрата от типа добавки:

1 – без добавки; 2 – гидратная известь (2% массы ФПГ); 3 – пыль электрофильтров вращающихся печей (3% массы ФПГ)

Ускорение процессов гидратации фосфополугидрата при введении добавок-активаторов может быть обусловлено несколькими причинами:

- изменением растворимости и скорости растворения полуводного сульфата кальция;

- образованием при нейтрализации фосфатов и сульфатов калия и

натрия, которые являются ускорителями процессов гидратации полуводного гипса. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что

сухие пылевидные добавки, содержащие R2O, ускоряют процессы гидратации, однако полное превращение достигается не ранее 60 ч.

Известно, что обработка под давлением (прессование, измельчение и другие) может привести к увеличению концентрации дефектов кристаллической структуры, например, за счет роста поверхности раздела. При этом возможно повышение активности полуводного гипса по отношению к воде. Поэтому проведено исследование влияния механической обработки фосфополугидрата на скорость его гидратации. Для механической обработки было использовано известное лабораторное и промышленное оборудование – шаровая мельница, дезинтегратор и бегуны.

Исследования выполнены в лабораториях кафедры строительных материалов Санкт-Петербургского архитектурно-строительного универси-тета, заводской лаборатории цеха экстракции ВАЗ.

Для определения влияния максимального давления при прессовании на скорость гидратации ФПГ были изготовлены образцы высотой и диаметром 25мм. Для сравнения были приготовлены образцы из ФПГ и активатора без прессования, а также исследовано совместное влияние активатора и прессования. Результаты приведены на рис.2.

Прессование под давлением от 1 до 50 МПа ускоряет процессы гидратации, однако в возрасте 5 сут содержание химически связанной воды не превышает 10-12% (рис.2).

При введении добавок-активаторов с последующим прессованием смесей превращение полугидрата в дигидрат заканчивается через 2 суток, при этом изменение давления незначительно влияет на скорость процессов гидратации.

При производстве гипсовых строительных изделий на существующем оборудовании такая скорость гидратации и твердения является недостаточной.

 лияние состава и условий-1

Рис. 2 Влияние состава и условий подготовки формовочной смеси на скорость гидратации фосфополугидрата:

1 – фосфополугидрат с карусельного фильтра ВАЗ; 2 – прессованные образцы из фосфополугидрата; 3 –фосфополугидрат с добавкой пыли электрофильтров; 4 – прессованные образцы из фосфополугидрата с добавкой пыли электрофильтров

Исследовано также влияние обработки фосфополугидрата в дезинтеграторе на скорость его гидратации. Для этой цели использован лабораторный дезинтегратор типа Р-4. В дезинтеграторе обработана смесь, состоящая из влажного фосфополугидрата и пыли электрофильтров вращающихся печей. Расход пыли был принят равным 3% массы сухого фосфополугидрата.

Обработка смеси проведена при В/Т=0,20 и трех различных частотах вращения ротора: 5000 об/мин, 10000 об/мин и 16000 об/мин. После обработки в дезинтеграторе была определена удельная поверхность и содержание химически связанной воды в фосфополугидрате. Затем были приготовлены образцы высотой и диаметром 25мм. Результаты приведены в табл.4. В числителе приведены величины удельной поверхности (определена методом воздухопроницаемости), а в знаменателе содержание химически связанной воды в фосфополугидрате. Удельная поверхность исходного ФПГ – 0,09 м2/г, содержание химически связанной воды – 6,6 %.

Таблица 4

Влияние обработки в дезинтеграторе на удельную поверхность и скорость гидратации фосфополугидрата

Частота враще-ния ротора, об/мин Удельная поверхность, м2/г, (числитель), содержание химически связанной воды, % (знаменатель) после обработки Содержание химически связанной воды % в возрасте, суток
1 3 5
5000 0,26 7,5 13,0 15,8 16,5
10000 0,43 7,4 13,8 15,6 17,0
16000 0,62 7,8 13,9 16,2 16,8

После дезинтеграторной обработки удельная поверхность проб увеличилась в 3-7 раз.

Изменение параметров обработки не оказывает заметного влияния на скорость гидратации.

Однократная обработка в дезинтеграторе ускоряет процессы гидрата-

ции, которые заканчиваются через 3-5 суток, т.е существенно медленнее по сравнению с аналогичным показателем гипсовых вяжущих, изготовленных из природного сырья. С целью механохимической активации ФПГ были также использованы бегуны. Бегуны отличаются от шаровой мельницы и дезинтегратора по характеру воздействия на обрабатываемый материал. Работа бегунов характеризуется переменно - направленным развитием усилий сдвига, сжатия и разрыва. При обработке на бегунах происходит эффективное и быстрое измельчение материала, сопровождающееся перемешиванием и уплотнением. Для проведения исследований были использованы лабораторные бегуны модели 018М.

В табл.5 в числителе приведена удельная поверхность сухого ФПГ (в м2/г), а в знаменателе содержание химически связанной воды в пробе (в % ) после обработки на бегунах и после выдержки образцов в эксикаторе над водой.

Таблица 5

Зависимость удельной поверхности и скорости гидратации фосфополугидрата от продолжительности обработки на бегунах

Состав смеси, % Удельная поверхность, м2/г, (числитель), содержание химически связанной воды, % (знаменатель) после обработки на бегунах, мин. Содержание химически связанной воды, %, в возрасте, ч.
0 5 10 30 1 5 7 24 72
Фосфополугидрат ВАЗ -100 0,08 6,6 0,15 6,8 0,21 8,0 0,35 8,0 8,1 8,6 8,6 9,0 11,0
Фосфополугидрат -97 пыль энергофильров - 3 0,09 6,6 0,20 8,8 0,28 10,3 0,56 14,2 15,1 17,2 18,1 18,8 19,0


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.