Королько Сергій Володимирович. Модифіковані композиційні гіпсові в'яжучі на основі фосфогіпсу

Краткое описание

Королько Сергій Володимирович. Модифіковані композиційні гіпсові в'яжучі на основі фосфогіпсу : Дис... канд. наук: 05.17.11 2007

Королько С.В. Модифіковані композиційні гіпсові в’яжучі на основі фосфогіпсу. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний університет Львівська політехніка”, Львів, 2007.
Дисертаційна робота присвячена питанням розроблення наукових і теоретичних основ одержання модифікованих композиційних гіпсових в'яжучих з фосфогіпсу, що виготовляються шляхом дегідратації нейтралізованого фосфогіпсу до низько- і високовипаленої форм та введенням комплексних модифікаторів поліфункціональної дії.
Досліджено фізико-хімічні особливості гідратації гіпсових в’яжучих на основі фосфогіпсу в присутності комплексних модифікаторів поліфункціональної дії, які за рахунок суттєвої водоредукції та направленого структуроутворення забезпечують в процесі тверднення гіпсового каменю задані будівельно-технічні властивості системи.

У результаті виконання дисертаційної роботи вирішено науково-технічну задачу з розроблення технології модифікованих композиційних гіпсових в’яжучих на основі фосфогіпсу, що дає змогу використовувати їх в будівництві при одночасному дотриманні екологічних норм захисту довкілля та утилізації багатотоннажних відходів. Найважливіші наукові та практичні результати зводяться до таких:
1. Нейтралізація фосфогіпсу Роздільського ДГХП „Сірка” негашеним вапном в кількості 1,52 мас.% до рН 8,5-10,5 дає змогу перевести рядовий фосфогіпс в кондиційний, який характеризується низькою середньою густиною (r=850 кг/м3) та високою дисперсністю (А008=8,3 мас.%, Sпит=354 м2/кг). Після термічного оброблення при температурах 175-180С внаслідок дегідратації фосфогіпсу кількість фракцій ш10 мкм, ш20 мкм і ш60 мкм зростає відповідно на 38,7; 35,5 та 10,4%, а вміст зерен D50; D90і D97зменшується на 17,8; 10,3 і 4,4%, що визначає підвищену до 9598% водопотребу низьковипаленого гіпсового в’яжучого ГВФ-2 ДСТУ Б В.2.7.-4-93, високу загальну пористість (64%) та підвищене водопоглинання (Wm= 46,8%, Wo= 42,9%) гіпсового каменю.
2. В процесі механоактивації низьковипаленого гіпсового в‘яжучого з фосфогіпсу внаслідок дезагрегації частинок у вібраційному млині із стираючим механізмом дії (залишок на ситі А008зменшується з 8,3 до 0,7 мас.%, питома поверхня в‘яжучого зростає з 450 до 1100 м2/кг) водопотреба системи понижується на 10-15%, що призводить до зростання міцності гіпсового каменю на 15-25% (марка в’яжучого - ГВФ-3 ДСТУ Б.В.2.7.-4-93). Після магазинування низьковипалених гіпсових в’яжучих з фосфогіпсу за рахунок регідратації ангідриту ІІІ та часткової водоредукції спостерігається деяке зростання марочної міцності гіпсового каменю на 0,51,0 МПа.
3. При використанні гіперпластифікаторів типу полікарбоксилатів порівняно з традиційними пластифікаторами забезпечується найбільший водоредукуючий ефект (30-50%), що дає змогу отримати модифіковані низьковипалені гіпсові в’яжучі з фосфогіпсу з підвищеною марочною міцністю та покращеними експлуатаційними властивостями (марка в’яжучого МГВФ-5МГВФ-10). В результаті оптимізації процесу механо-хімічної активації (питома поверхня в’яжучого 1020-1050 м2/кг, вміст полікарбоксилату FK 0,70,8 мас.%) для модифікованого гіпсового в’яжучого через 2 год міцність гіпсового каменю становить 13,2 МПа, а в висушеному стані 25,9 МПа.
4. Згідно запропонованого механізму взаємодії гіпсової в’яжучої системи на основі фосфогіпсу з поліфункціональними додатками за рахунок явища адсорбційного модифікування поверхнево-активні речовини в умовах лужного середовища обмежують ріст кристалів двоводного гіпсу по активній грані (111) і розвиток отримує пластинчастий габітус, що сприяє зниженню пористості, підвищенню міцності і водостійкості гіпсового каменю.
5. Комплексні модифікатори на основі полікарбокилатів та активаторів тверднення - натрію тіосульфату та роданіду інтенсифікують тверднення високовипалених гіпсових в’яжучих (Rстчерез 28 діб становить 33,8 МПа) за рахунок формування щільної та міцної структури гіпсового каменю. Оптимальний склад комплексного хімічного додатку становить 0,75 мас.% полікарбоксилату та 0,8 мас.% натрію тіосульфату і роданіду.
6. Композиційні в’яжучі на основі низько- та високовипаленого фосфогіпсу, модифіковані поліфункціональними хімічними додатками, в найбільш повній мірі забезпечують реалізацію потенційних можливостей багатофазної гіпсової системи з заданими будівельно-технічними властивостями. Модифіковані композиційні гіпсові в'яжучі з фосфогіпсу марки КГВФ-13 при стандартній консистенції 48% характеризуються зменшеною пористістю на 40%, підвищеною водостійкістю (Кр=0,58, Wm=21,2%), об’ємним розширенням - 0,2%.
7. Результати роботи впроваджені згідно розроблених технічних умов на Роздільському ДГХП Сірка” та ЗАТ Львівський керамічний завод” і випущено дослідні партії модифікованих гіпсових в’яжучих. Вартість 1 тонни модифікованого гіпсового в‘яжучого з фосфогіпсу порівняно з будівельним гіпсом зменшується на 9,11 грн. Очікуваний економічний ефект на Роздільському ДГХП „Сірка” при об‘ємі виробництва 40 тис. тонн модифікованих низьковипалених гіпсових в‘яжучих становить 364400 грн