Диссертация (1141458), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Направление развития безобжиговых технологийнаиболее перспективно при получении гипсовых изделий. Сокращениенаиболее затратных технологических стадий привлекательно с точкизренияэнергосбережения,использованиеотходовдополнительно повышает ресурсную составляющую.1.7 Цель работы и задачи исследованияпромышленности60Целью настоящей диссертационной работы является разработкатеоретических основ направленного формирования кристаллизационнойструктурыдисперсной системы двуводного гипса нормированногогранулометрическогосоставадляполучениягиперпрессованныхвысокопрочных композитов из техногенного и природного сырья.В соответствии сцельюи на основании выдвинутой научнойконцепции:с учетом вышеизложенных соображений определены задачи исследований:‒ разработка физико-химических основ формированияконтактовмеждукристалламидвуводногогипсадляфазовыхполучениябезобжиговых композитов конденсационного твердения;– разработка концепции структурной организации дисперснойсистемы конденсационного твердения и закономерностей ее изменения всоответствии с предложенной моделью топологического пространства;– изучение механизма конденсационного твердения структурывысокопрочныхбезобжиговыхстроительныхкомпозитовсиспользованием двуводного гипса из техногенного и природного сырья;– установление основных закономерностей изменения структуры исвойств безобжиговых гипсовых композитов от состава и физикохимических параметров дисперсионной среды;‒ исследование влияния дисперсного и зернового составов системдвуводного гипса различного генезиса на процесс конденсационноготвердения безобжиговых строительных композитов;– установление технологических принципов, определяющих физикомеханические свойства безобжиговых гипсовых композитов;– исследованиевнешнихусловийсовместного влияния дисперсионной среды инакинетикупроцессовдисперсных систем конденсационного твердения;структурообразования61‒разработкаоптимальныхсоставовгиперпрессованныхстроительных материалов, изготавливаемых из двуводного гипса сиспользованием полусухого прессования;– разработка нормативной документациидляиспользованиярезультатов проведенных исследований в учебном процессе и внедрения впроизводство.62ГЛАВАИСХОДНЫЕ2МАТЕРИАЛЫИМЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЙВнастоящеевремяразвитиеотечественнойгипсовойпромышленности требует максимально полного вовлечения гипсовыхресурсов в производство материальной продукции.
Многие производствасоздают отвалы гипсовых отходов.Однакоисследователямибыланеоднократно доказана ресурсная ценность отходов и побочных продуктовгипсовойи других отраслей промышленности для производствастроительных изделий.Традиционныетехнологииполучениягипсовыхвяжущихограничивают использование отдельных фракций гипсового камня.Технологиипереработки (утилизации) и многократного рециклингатехногенного отхода – гипсового камня в отечественном производстве неразвиты.Известно, что объемы добытого гипсового камня, который поступаетна переработку, в настоящее время уступает объемам гипсового камня,который поступает в отвалы и, частично, в качестве побочного продукта виспользуется в других отраслях, в то время, как каждый год количествоотходов составляет до 2,4 до 3,4 миллиардов тонн [104].Также, помимо природных техногенных ресурсов представляютинтерес и отходы промышленного производства, например – фосфогипс.Подобные отходы содержат большое количество различных примесей,которые представляют собой опасность для здоровья человека иокружающей среды, а так же значительно ухудшают качество строительнойпродукции–изделий и материалов, изготавливаемых на основегипсосодержащих отходов.
Отходы фосфогипса, как и другие отходыхимической промышленности, могут применяться исключительно послеперевода их в утилизируемое состояние. Такой перевод – нейтрализация63большого числа примесей, находящихся в составе отхода,являетсядостаточно трудоемкой операцией или совокупностью операций.Промывка отхода, его сушка или другие переделы –являютсяэнергоемкими этапами технологического процесса, которые должнысопровождаться приемами, позволяющими предотвратить выброс опасныхвеществ в природную среду.В связис этим отходы машиностроительной, керамической(фаянсовой) отраслей представляют больший интерес с точки зренияполучения экологически чистых и энергоэффективных строительныхматериалов и изделий.
Эти отходы практически не содержат примесей исостоят из чистого двуводного гипса. Отходы форм и моделей для литьямашиностроительной и керамической промышленностей, как показываютпроведенные исследования, могут содержать примеси в своем составе ввиде следов, а следовательно такие отходы не требуют дополнительныхтехнологических переделов по их нейтрализации, промывки, и т.д. [104].2.1 Исходные материалыВсравнительных экспериментахиспользовался в качествеосновного компонента смесей дигидрат сульфата кальция различногопроисхождения.Двуводныйгипсбылпредставленотходамипромышленного производства в виде отработанного гипсового камня –отходовразличных керамических и фаянсовых производств, а такжеотходов гипсового камня различных отечественных месторождений:Пешеланского, Шедокского, и Новомосковского.2.1.1 Отходы и отсевы природного гипсового камняВ работе применялся природный камень Шедокского, ПешеланскогоиНовомосковского месторождений.Отсевы дробления гипсовогопроизводства ООО «KNAUF Новомосковск», Тульская обл., были64представлены частицами двуводного гипсас размером зерен 5 мм именее.Гипсовый камень Шедокского и Пешеланского месторождений былпредставлен в виде отходов и отсевов камня с большей дисперсностью, всравнении с Новомосковским.ПриродныйгипсовыйкаменьТульскогоместорожденияпоминералогическому составу отличается преимущественным содержаниемселенита – волокнистого гипса, присутствуют прослойки пятнистого илизвездчатого гипсового камня.
Помимо разновидностей гипса, указанныхвыше,всоставеотходовгипсовогокамнявстречаетсямелкокристаллический гипсовый камень в виде отдельных вкраплений,присутствующий в большей мере в верхней части гипсоносной толщи.Именно эта часть гипсового пласта Новомосковского месторождениясложенамелкокристаллическимгипсом,режевстречаетсяздесьволокнистый гипс белого или светло-серого цвета, иногда – темно-серого.Согласно кристаллографии гипс относят к планаксиальной группе,онкристаллизуется в моноклинной сингонии.Гипс имеет слоистую кристаллическую структуру, анионные группы[SO4]2- составляют с ионами Ca2+ двойные слои, которые ориентированывдоль плоскости (010).
Молекулы H2O занимают места между двойнымислоями анионных групп с ионами кальция. Каждый Ca2+ окружен шестьюO-, принадлежащими к группам SO4, и 2H2O. Каждая H2O связывает Ca2+ сO- в том же двойном слое и с O- в соседнем слое. Таким образом, для гипсахарактерна весьма совершенная спайность.Встречаютсякристаллытаблитчатой,столбчатойилипризматической формы (рисунок 2.1).Среди призматической формы наиболее распространены (110) и(111), иногда (120) и др.
Грани (110) и (010) часто обладают вертикальнойштриховкой.6550 мкмРисунок 2.1 – Микроструктура кристаллов природного гипса – отходапроизводства ООО «KNAUF Новомосковск», Тульская обл.Гипсовый камень Тульского месторождения (г. Новомосковск) –отход производства ООО «KNAUF Новомосковск» имеетследующиехарактеристики: истинная плотность гипсового камня – 2300 кг/м3, общаяпористость камня 0,24 %, влажность гипсового камня в среднем составляет0,30 %, максимальная влагоемкость 0,10 % [105].Гипсовый камень в своем составе содержит 82,42 – 93,17 %дигидрата сульфата кальция.Среднее содержание дигидрата в гипсовом камне Новомосковскогоместорождения (Тульская обл.) – 89 %.
По химическому составу, согласноданным таблицы 2.1, гипсовый камень соответствует требованиям ГОСТдля 1 и 2 сортов. Согласно данным химического оксидного и элементногосоставовгипсовогокамня,использованныхвсравнительных66экспериментахи приведенных в таблице 2.2, а также показанных нарисунке 2.2, содержание двуводного гипса составило 90%.Рисунок 2.2 – Природный гипс ООО «KNAUF Новомосковск», Тульскаяобл. Элементный составТаблица 2.1− ПриродныйгипсООО«KNAUFНовомосковск»,Химический составОксидSiO2SO3CaOМас, %10,1753,2537,59Моль, %11,3744,7443,89Таблица 2.2 – Средний химический состав по Новомосковскомуместорождению гипса (Тульская обл.)СаОSO329,9...31,5 37,3...42,2ШедокскоеSi022,4...5,3А1203Fe203MgO0,4...1,10,2...0,41,3...3,4месторождениехарактеризуетсяH2O17,7...
19,8наличиеммелкозернистого, волокнистого или порфировидного гипса белого цвета сего различными оттенками.67По минералогическому составу в гипсовом камне Шедокскогоместорождения преобладает дигидрат с незначительными включениямигидратированного ангидрита. По составу гипс достаточно неоднороден.Содержание дигидрата сульфата кальция варьируется от 90,70 до 99,73 %,однаковстречаютсяслои,характеризующиесяболеенизкимисодержаниями дигидрата – от 75,23 до 88,3 %.Таблица2.3–СреднийхимическийсоставгипсаШедокскогоместорожденияКомпонентH2O (гидратная)Нерастворимый остатокSO3CaSO4 2H2OСодержание компонентов, %13,3 ...21,20,05...18,4731,84...50,4375,23... 99,73Согласно проведенному рентгеновскому анализу на дифрактограммеобразцов проб Шедокского гипса выделяются дифракционные спектрыотражениядигидрата сульфата кальция иангидрита.Представленыотражения, отвечающие межплоскостному расстоянию 7,5943; 4,2757;3,7937; 3,0717, характерные для дигидрата, а также –3,4909; 2,8437;2,7918; 2,4788; 2,3240, характерные для ангидрита.Зерновой частиц гипсового камня определяется исходя из геометриичастиц.Частицыбольшинствавяжущихимеютнеправильнуюгеометрическую форму, поэтому описать какой-либо геометрическойформой размер подобных частиц достаточно сложно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
