Диссертация (1141458), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Нотребуетиспользованиясложногоиэнергоемкоговысокоскоростного оборудования для перемешивания и гомогенизациисмеси.Следовательно, технологии изготовления промышленной продукциииз синтетического гипсового сырья, разработанные отечественными изарубежнымиучеными,зиждутсянаиспользованиивторичногополуводного гипса, отличительными чертами которого являются большаяэнергозатратность и недостаточно высокие механические показатели.Вследствие чего целесообразно рассмотрение проблемы утилизациигипсосодержащих отходовво взаимосвязи с изучением проблемыполучения высокопрочного искусственного гипсового камня.1.2. Использование давления при получении гипсовых материаловВ сегодняшних технологиях производства для получения изделий изцемента и гипса, таких как гипсоволокнистая плита или гипсокартонныйлист, давление необходимо для формования – приданиянеобходимойформы и с целью уплотнения рабочего состава [18, 131].Процесс изготовления изделий из смесей полугидрата по методу П.С.
Философова основан на использовании рабочей смеси отвечающей по24консистенции нормальной густоте [89]. Способ получения высокопрочныхматериалов предусматривает стадию прессования (давление составляетМПа). Во время прессования продолжительностью 4 4,510 15минутудаляется больнее количество воды – 75 %, а остается после прессования–10 12%. В результате образуется камень сструктурой, характеризующийсяповышенноймакропористойпористостью, а такжеслабо сформированными кристаллизационными связями.
Это негативноотражается на свойствах материала – прежде всего, на водостойкости, атакже на его прочности [27].Применение высоких давлений дает возможностьполучатьматериалы с высокой прочностью. Производство гипсовых изделий поддавлением 120 МПа исследовалось для образцов из полугидрата,затворенных водой [90].
Приготовление формовочной массы проводилипутем смешивания с вибрацией. Получаемая прочность – 70-80 МПа, былавысокой, однако предложенный способ не отвечает эффективности идостаточно сложен в технологии его осуществления.Подобная технология, но с использование значительно меньшегодавления, отражена вяпонском патенте[32]. Предлагается извысокоподвижной смеси, подобной тем, что используются в литьевойтехнологии, прессовать гипсовый камень с использованием давления –30МПа. Во время приготовления массы, подлежащей формованию, βполугидрат смешивается в нисходящем потоке с паром.Известны и отечественные примеры получения прессованныхматериалов с более давлениями, не превышающими, 30 МПа.
Образцыгипса,полученныепрессованиемподдавлением7-21МПаприсоотношении вода/гипс до 0,20, достигали сопротивления 105 МПа [38].Однако необходимо отметить, что для достижения высокойпрочностигипсовогокамнянеобходимоводосодержание в формовочной смеси.обеспечитьнизкое25Полусухое прессование, используемое еще с 30-ых годов прошлогостолетия, предпочтительно использует пресс-порошки, имеющих низкуювлажность –18 25 %.Такая влажности сырьевых смесей позволяетснизить потребление энергии при сушке полученных изделий, поднятьпроизводительностьтруда в случае сокращения временных затрат напрессование, а также – уменьшения числа операций в технологическомцикле.Охранаокружающей средытехнологическихпроцессовс точки зрения организацииполусухогоифильтр-прессованияпредставляется важным фактором. Использование технологии полусухогопрессованиягипсовогокамня,включаяиспользованиеотходов,содержащих гипс, в качестве сырья, в значительной степени снижаетводопотребность, тем самым решая проблему утилизациисбережениязапасовиспользованиеводы.образующихсяОрганизациявотходов ирециркуляцииотстойникахосадков,водыиповышаетпривлекательность технологии.Исследователями установлено, что предел прочности прессованныхматериалов на основе гипса может достигать 45 МПа.
Он зависит отрасхода гипсовоговяжущего на единицу объема материала, тонкостиизмельчения и других параметров [33, 34, 35, 37, 37, 119, 140].Возможнопрессованиемисследованияхизготавливатьвысокопрочныегипсовыеизделиясухого порошка полугидрата и его гидратацией. В[39]установленавозможностьизготовлениявысокопрочного гипса путем гидратации уже отформованных изделий.Полуводный гипс запрессовывается при давлении 18,7-127,3 МПа, а затем– гидратируется пропиткой водой. Производимые изделия имели в 2-3разабольшую прочность ( 35,7 55,5 МПа), нежелиизготовленныеобразцыгипса,по литьевой технологии [40].
Преимущество данногометода – исключена стадия гомогенизации (распределения влаги) по всему26объему полусухого пресс-порошка, не требуется регулировка сроковсхватывания, живучесть смеси также не требует контроля. Недостаток –сложнообеспечитьпропиткуиравномернуюгидратациювсегополугидрата.В данном аспекте предпочтительны технологии, основанные нажестких смесях полугидрата.
Научные разработки в области полусухогопрессования жестких смесей в настоящее время заметно продвинулись поотношению ко времени зарождения этой технологии.Опубликованные в [41] данные исследований демонстрируют, чтодаже относительно низкое давление,которое используется приизготовлении образцов камня, увеличивает плотность и прочность (всравнении с литьевыми образцами) в 2 3 раза.жёстких смесейПолусухое прессованиеполугидрата под давлением порядка25...30МПаобеспечило достижение коэффициента размягчения, характеризующеговодостойкость изделий, сходного с коэффициентом водостойкостиприродного гипса. Сдерживается развитие технологии недолговечностьюполучаемого гипсового камня – высокая плотность не способствуетполному и объемному протеканию процессов гидратации [27].
Поэтому вслучае увлажнения могут развиваться внутренние напряжения. Ипроисходить деформации и разрушение камня.Но и в случае избытка воды затворения, прочность изделий, как идругие характеристики – невысоки, т.к избыток воды способствует оченьбыстрому протеканию процессов гидратации, а также перекристаллизации.Использование для полусухого прессования порошков двуводного гипсарешает многие технологические задачи [8, 12, 40, 42, 43]. Объем фазовыхпревращений значительно сокращается.Формированиеструктурывысокопрочныхматериаловиздисперсного сухого порошка двуводного гипса без гидратации в системе ивведения добавок, образующих структуру, основано на использовании27комплекса технологических приемов – высокого давления и повышеннойтемпературы.
Статическое «термическое прессование» производится присоблюдении единого технологического цикла со свободным удалениемкристаллизационной воды из смеси в условиях, при которых внешнеедавление значительно превышает давление водяного пара , выделяемогоиз кристаллогидратов [23, 27, 44]. Подобная технология, в условиях воткрытого объема,170прессующего давления 80-100 МПа и температуры°С, позволила получить опытные образцы гипсового камня,характеризующиеся прочностью на сжатие 55 75 МПа.
Недостаткомэтого метода признается увеличенные режимы прессования (45 минут) исоответственно увеличенные трудо- и энергозатраты.При прессовании избыточно оводненных смесей двуводного гипсаи с использованием низкого давления, в отличие от технологии полученияматериала,котораяпозволяетудалитьизбытокводы–фильтр-прессовании, частицы гипса невозможно приблизить на расстояния,необходимые для кристаллизации. В ходе прессования проявляются силытрения: между частицами твердой фазы, а также между частицами истенками формы, что не способствует достижению оптимальнойстепениуплотнения частиц [27, 45].Прочность материалов, полученных из полусухих смесей на основедвуводного фосфогипса с добавлением полугидрата, существенно зависитот величиныпрессующего давления [27].
Максимальное увеличениевеличины прочности ( 3,5 7,5 МПа) материала соответствует давлениюпрессования в диапазоне 10...15 МПа, что связано с уменьшениемвлажности пресс-порошков и увеличением уплотненности смеси. Времядействия нагрузки существенно отражается на прочности камня толькопри использовании малых величин давлении. Если время прессованиясмеси превышает 2 минуты, то это не отражается на прочности гипсовогокамня. Оптимальный режим прессования будет определяться в данной28технологиинеобходимойпрочностьювсопоставлениисхарактеристиками прессового оборудования.Брикетированныйфосфогипс, имеющий прочность17...21МПа,получен путем динамического прессования. Используемое в технологиидавление составляло90 100 МПа,количество ходов пресса –температура –5 10 .Образцы брикетированного фосфогипса,характеризующиесявозрасте 28 суток наилучшими значениями,влажности80 200 0С,вбыли изготовлены припресс-порошков фосфогипса 3 % и температуре 80 ° С.Чтобы интенсифицировать процесс динамической прессовки и обеспечитьсаморазогрев смесиимпульснойза счет сил трения,штамповке,фосфогипс подвергалис высокой частотой( 30 80 ударов заминуту).
Прессованием порошка двуводного гипса влажностью 10..12 %с частотой ударовв минуту– 70; режиме:t 0 0,1 0,15 мин,p n 1 2 МПа, pк 100 120 МПа, был получен гипсовый камень спрочностью на сжатие около 22 МПа.С помощью метода высокоскоростной штамповки и давлении650 МПа,были изготовлены образцы фосфогипсового камня, пределпрочности достигал 25 МПа.Метод прокатки на валковом прессе при давлениипрессованияпорядка 1000 МПа обеспечил прочность фосогипса – 20 МПа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
