ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНЕЗИАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ИЗ ДОЛОМИТА И МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлена ​​информация о термическом анализе минерала доломита, содержащего природный магний. Описан процесс проведения этого эксперимента. Описаны этапы процесса разложения доломита и области применения полученных продуктов.

ABSTRACT

This article provides information on the thermal analysis of dolomite mineral containing natural magnesium. The process of conducting this experiment is described. The stages of the dolomite decomposition process and the fields of application of the obtained products are described.

Ключевые слова: дифференциально-термический анализ (ДТА), термогравиметрический (ТГ), дифференциальный термогравиметрический (ДТГ).

Keywords: differential thermal analysis (DTA), thermogravimetric (TG), differential thermogravimetric (DTG).

Изучение месторождений доломитов показало, что в составе исходного сырья содержание магниевых соединений меньше чем в других месторождениях стран СНГ. Средние показатели магниевых соединений в пересчете на окись магния составляет от 9 до 20%. В науке есть различные методы выделения магниевых соединений из доломита и использование сырья и полуфабрикатов для различных отраслей химической промышленности. На сегодняшний день доломит широко используется в цементных производствах, строительной промышленности и керамической отрасли. Учитывая локализацию импортированного сырья, полуфабрикатов и использования природных ресурсов внутри Республики к доломиту имеется большой интерес. [4]

Доломит – природный магний содержащий материал, в состав которого входят карбонаты магния, кальция и примеси придающие цвет. Состав доломита не однороден. Содержание компонентов колеблется, зависит от месторождения, а также уровнязалегания пластов природного сырья. Перед использованием в производстве необходимо проведение анализов. [3]

Термический анализ был использован для изучения фазового состава доломита и продуктов его перехода. Термический анализ представляет собой комбинацию трех методов: дифференциального термического анализа (ДТА), термогравиметрического (ТГ) и дифференциального термогравиметрического (ДТГ). Суть дифференциального термического анализа заключается в изучении изменений или изменений, которые происходят при нагревании материала в соответствии с тепловыми эффектами, связанными с теплом.

Следующие физико-химические процессы могут вызывать эндотермические эффекты на дифференциальной кривой:

- обезвоживание вещества;

- расторжение брака; - декарбонизация; - таяние.

Экзотермические эффекты могут быть вызваны:

- реакция окисления;

- реакция образования новых соединений;

- полиморфные превращения с нестабильной модификацией при данной температуре;

- переход из аморфного состояния в кристаллическое

Кривые потери массы при непрерывном нагревании вещества ТГ получены с использованием динамической силы тяжести. Режим стрельбы и условия испытаний задавались согласно литературным данным [1].

Скорость повышения температуры духовки составляет 10 ° С / мин, максимальная температура нагрева - 1000 ° С.

Для испытаний использовали платиновые горшки, нагрев проводили в атмосфере азота.

По потере массы в интервале температур 550–850 ° C, соответствующему эндотермической реакции разложения MgCO3, определяли содержание доломитовой породы в соответствии со стехиометрическим уравнением реакции:

где x - содержание MgCO₃ в доломитовой породе,%; a - Потеря веса из-за удаления CO₂ во время разложения MgCO3.

Известно, что увеличение скорости кристаллизации доломита сопровождается увеличением температуры декарбонизации MgCO₃, уменьшением температурного диапазона этого процесса и его значительной корреляцией с температурным диапазоном декарбонизации CaCO₃ [2].

Использовалась наиболее проблемная в исследовании доломитовая порода - крупнокристаллический доломит месторождения Шорсу.

Дериватограмма доломита месторождения Шорсу представлена ​​на рисунке 1.

Рисунок 1. Дериватограмма ДТА-5

1 Температурная кривая; 2- кривая динамического термогравиметрического анализа линия (ДТГА); 3- кривая динамического термогравиметрического анализа линейный продукт (DTGP); Кривая ДСК 4.

Полученная дериватограмма представлена ​​на рисунке 1, который состоит из 4 кривых. Анализ кривой динамического термогравиметрического анализа (DTGA) (кривая 2) показывает, что кривая DTGA в основном встречается в 2-х диапазонах интенсивных температур разложения. Диапазон разложения 1 соответствует температуре 119-277 ⁰С, а диапазон разложения 2 соответствует температуре 280-1122 ⁰С. Анализы показывают, что в 1-м интервале распада происходит интенсивное разложение. В этом диапазоне происходит разложение, т.е. 2,7% разложения.          Подробный анализ кривой динамического термогравиметрического анализа и кривой DSK приведен в таблице ниже.

Таблица 1

Анализ результатов кривой ДТА-5 ДТГА и ДСК

Эти производные исследования показывают, что основная потеря массы происходит в диапазоне 190-1170 oC, при котором теряется 3,2% от основной массы, или 3,1 мг массы. После 1180 oC изменений не наблюдается. Масса остается неизменной.

Рисунок 2. Термогравиметрическая линия ДТА-5

Магнезиальное вяжущее получают термической обработкой магнезитов, бруситов и доломитов. Качественный магнезит и брусит практически полностью используются в производстве огнеупоров, несмотря на богатые месторождения, доломитовое сырье широко не используется. Таким образом, производство вяжущих на основе доломитового сырья является наиболее перспективным, в том числе и в нашем регионе, что позволяет наладить производство вяжущих на местном сырье. С помощью дифференциального термического анализа было обнаружено, что возможно наиболее эффективное расширение диапазона температур между декарбонизацией MgCO3 и CaCO3.

Список литературы:

1. Горшков, В.С. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ / В.С. Горшков, В.В. Тимашев, В.Г. Савельев. – М.: Высшая школа, 1981.– 334 с.
2. Смирнов, В.А. Бетоны на основе магнезиальных вяжущих для устройства полов промзданий: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.05 / Смирнов Владимир Александрович. – Москва, 2005. – 21 с.
3. Тожимаматова М.Ё. Изучение процесса выделения вяжущих соединений магния и кальция растворением доломита в азотной кислоте // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11022 (дата обращения: 25.12.2020).
4. Тожимаматова М.Ё. Изучение процесса выделения соединений магния из доломитов месторождения Шорсу // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 11(68). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8250