Использование карбонатных отходов содового производства в качестве сырья при производстве силикатного кирпича

Use of carbonate waste of soda production as raw material in the process of manufacturing lime brick
Цитировать:
Использование карбонатных отходов содового производства в качестве сырья при производстве силикатного кирпича // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Джандуллаева М.С. [и др.]. 2018. № 12 (57). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/6759 (дата обращения: 21.09.2021).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

Рассмотрена актуальная проблема утилизации карбонатных отходов содового производства и использование их в качестве сырья для изготовления силикатных материалов. Установлена возможность повышения физико-механических свойств автоклавированных силикатных изделий при использовании вяжущих с добавкой карбонатных отходов содового производства в количестве 20 - 30%.

ABSTRACT

The relevant problem of carbonate waste utilization of soda production and their use as raw material to manufacture silicate materials is considered. The possibility of improving the physicomechanical properties of autoclaved silicate products using binders with the addition of carbonate soda production has been established in the amount of 20–30%. 

 

Ключевые слова: твердые отходы содового производства (ТОСП), известково-кремнеземистые вяжущие, автоклавирование, прочность, формовочная влажность, силикатная смесь.

Keywords: solid waste of soda production (SWSP); silica-lime cementing; autoclaving; resistance; molding-moisture content; silicate mixture.

 

Использование техногенного сырья - мощный экологический ресурс. Наиболее массовым потребителем различных минеральных отходов промышленности могут быть заводы силикатного кирпича.

Сложной для разрешения является проблема применения в строительной отрасли отходов химической отрасли ввиду их широкого спектра и разнообразных физико-химических и физико-механических свойств. Одними из крупнотоннажных и неутилизуруемых видов отходов являются отходы предприятия по производству кальцинированной соды. Отходы предприятия в виде шламов карбоната кальция образуются в результате отстаивания дистиллерной жидкости в шламонакопителях, или так называемых «белых морях» [1].

Твердая фаза дистиллерной жидкости представляет собой шлам влажностью от 25 до 60%, содержащий тонкодисперсные частицы, состоящие в основном из карбонатов кальция. Также в ней содержится карбонат магния, гидроксид кальция и гидроксид магния, примеси гипса и хлорида кальция, натрия, аммония и глинистых соединений [2].

Целю исследований являлось, определение влияния карбонатных твердых отходов содового производства на известково-кремнеземистые смеси различной активности при ведении его в состав силикатного кирпича.

Для исследования использовались крупнотоннажные твердые отходы Кунградского содового завода (ТОСП) - шламы дистиллерной суспензии, отсевы карбонатного сырья, отходы гашения извести, содержащих (масс, %): SiO2 – 1,45, CaO – 45,56, MgO – 3,83; Na2O – 1,68; SO3 – 0,6.

Приготавливали образцы из соответствующего известково-кремнеземистого вяжущего с добавкой различного количество тонкодисперсного ТОСП и заполнителя из барханного песка. Заполнителем служил барханный песок Ургенчского месторождения. Составы силикатной массы менялись в широких пределах: от 6 до 20 % СаО акт.

Из силикатных смесей формовали образцы размером 50х50х50 мм при удельном давлении прессования – 20 МПа. Контрольные образцы изготавливались из молотой извести и кварцевого песка по той же методике.

Запаривание этих образцов осуществляли в лабораторном автоклаве. Режим запаривания: 2+8+2 часа при 0,8 МПа. Часть образцов испытывали через сутки после автоклавной обработки, а другую часть - после хранения в различных условиях при нормальной температуре в течение трех месяцев.

Физико-механические характеристики силикатных материалов определяли по ГОСТ 379-95, 7025-91, 8462-85.

В табл.1. приводятся данные исследования, характеризующие формовочную влажность силикатной массы, прочность при сжатии, среднюю плотность и водопоглощение автоклавированых силикатных образцов.

Таблица 1.

Зависимость свойств силикатных образцов от активности силикатных смесей (СаО акт)
и содержания ТОСП

Номер пробы

Свойства силикатных образцов

Показатели свойств силикатных образцов

Активность смеси (СаОакт), %

6

8

10

12

14

16

20

Проба №1,

без добавки ТОСП

Предел прочности при сжатии, МПа

9,2

17,7

17,3

17,9

18,1

20,4

21,9

Формовочная влажность, %

10,0

11,0

11,5

12,6

13,0

14,8

16,0

Средняя плотность, г/см3

1,80

1,90

1,96

2,00

1,96

1,98

1,97

Водопоглошение, %

11,8

9,7

9,6

8,2

10,4

10,6

10,9

Проба №2,

с ТОСП 10 %

Предел прочности при сжатии, МПа

12,8

23,8

25,3

26,4

26,7

27,2

29,6

Формовочная влажность, %

10,5

11,9

11,6

12,6

13,5

14,6

15,6

Средняя плотность, г/см3

1,82

1,92

1,99

1,94

1,95

1,93

1,90

Водопоглошение, %

10,8

9,2

9,3

8,1

9,1

11,2

10,9

Проба №3,

с ТОСП 20 %

Предел прочности при сжатии, МПа

18,2

28,2

29,4

32,3

30,7

30,1

29,8

Формовочная влажность, %

10,8

12,0

12,0

12,5

14,0

15,3

16,0

Средняя плотность, г/см3

1,84

1,97

1,98

1,93

1,87

1,88

1,89

Водопоглошение,%

9,7

9,0

8,8

8,5

8,0

11,5

13,6

Проба №4,

с ТОСП 30 %

Предел прочности при сжатии, МПа

19,0

26,4

27,3

26,1

25,7

24,2

23,0

Формовочная влажность, %

10,9

11,8

12,7

13,3

14,2

16,0

18,0

Средняя плотность, г/см3

1,87

1,94

1,99

2,02

1,89

1,87

1,85

Водопоглошение, %

9,5

9,5

8,5

8,7

9,2

8,3

14,6

Проба №5,

с ТОСП 40 %

Предел прочности при сжатии, МПа

19,5

25,9

24,4

23,4

22,2

20,9

20,5

Формовочная влажность, %

11,0

12,0

13,7

15,3

18,6

19,0

20,4

Средняя плотность, г/см3

1,96

1,96

1,98

1,94

1,90

1,82

1,80

Водопоглошение, %

9,2

9,9

12,2

11,7

11,7

14,8

14,4

 

Как видно из результатов исследований с увеличением активности силикатной смеси прочность образцов возрастает, причем введение ТОСП повышает среднюю плотность в меньшей степени, чем увеличивается прочность автоклавированных образцов. Средняя плотность и прочность силикатных материалов на основе композиционных известково-кремнеземистых вяжущих не находятся в прямой зависимости от количества вводимого тонкомолотого ТОСП. Одновременно наблюдается уменьшение водопоглощения. Чрезмерное увеличение содержания вяжущего любого состава приводит к снижению средней плотности и росту водопоглощения, а интенсивность роста прочности заметно убывает.

Формовочная влажность всех образцов с увеличением содержания ТОСП и активности силикатной смеси повышается прямо пропорционально.

Изменение прочностных показателей автоклавированных образцов, испытанных на следующие сутки после запаривания и при хранении в различных условиях в течение трех месяцев, показано в табл. 2.

Таблица 2.

Зависимость предела прочности при сжатии от активности силикатной смеси при хранении в различных условиях

Вид хранение

Активность силикатной смеси, %

6

8

10

12

14

16

20

Предел прочности на сжатие, МПа

Проба №1 - без добавки ТОСП

После автоклава

9,2

17,7

17,3

17,9

18,1

20,4

21,9

Воздушное

11,0

18,1

19,0

19,6

20,2

21,8

23,6

Воздушно-влаж-ностное

8,5

11,9

12,1

15,0

16,8

18,1

17,8

Водное

7,0

10,4

11,8

12,4

13,2

16,0

16,9

Проба №2 - с добавкой ТОСП 10 %

После автоклава

12,8

23,8

25,3

26,4

26,7

27,2

29,6

Воздушное

14,3

25,5

26,3

28,9

29,8

30,6

32,8

Воздушно-влаж-ностное

10,6

11,5

12,3

14,4

18,1

21,5

22,9

Водное

9,3

11,4

11,8

12,8

13,6

15,9

14,8

Проба №3 - с добавкой ТОСП 20 %

После автоклава

18,2

28,2

29,4

32,3

30,7

30,1

29,8

Воздушное

19,8

30,0

32,4

34,2

38,2

40,0

40,8

Воздушно-влаж-ностное

17,7

18,3

18,8

19,2

19,0

22,1

23,8

Водное

15,6

16,4

17,0

18,1

18,8

11,9

10,7

Проба № 4 - с добавкой ТОСП 30 %

После автоклава

19,0

26,4

27,3

26,1

25,7

24,2

23,0

Воздушное

20,4

28,8

30,6

29,0

29,3

27,9

26,0

Воздушно-влаж-ностное

18,5

17,2

17,9

18,8

19,0

20,4

19,5

Водное

16,4

16,5

18,7

18,9

18,8

17,8

17,2

Проба №5 - с добавкой ТОСП 40 %

После автоклава

19,5

25,9

24,4

23,4

22,2

20,9

20,5

Воздушное

20,5

28,8

26,3

25,8

25,7

24,9

24,7

Воздушно-влаж-ностное

16,9

16,6

16,1

17,4

16,9

17,0

15,8

Водное

16,8

16,4

16,0

16,8

16,0

16,2

16,4

 

Как видно из представленных данных, прочность силикатных образцов, приготовленных на основе композиционного ТОСП содержащего известково-кремнеземистого вяжущего при хранении в различных условиях, значительно повышается. Характерно, что для низко активных смесей наибольшее повышение прочности получено на вяжущем содержащем 40% добавки ТОСП. В целом наилучшие результаты были получены при использовании вяжущих с добавкой ТОСП в количестве 20 - 30%.

Введение в состав силикатной смеси тонкодисперсных карбонатных пород ранее рассматривалось, как инертная добавка и повышение прочности силикатных материалов при её введении связывалось лишь с увеличением его среднее плотности в результате уплотняющего действия микронаполнителя на структуру материала [3,4].

Сравнивая полученные результаты, сделан вывод, что увеличение прочности автоклавирванных образцов с добавкой ТОСП не находится в прямой зависимости от средней плотности и в значительной мере определяется составом вяжущего. При правильном применении их они выполняют роль активных добавок, модифицирующих структуру силикатного кирпича и благоприятно влияющих на его строительно-технические свойства.

Таким образом, исследованиями физико-механических свойств образцов на основе композиционного ТОСП содержащего известково-кремнеземистого вяжущего, установлена зависимость прочности от активности силикатных масс. Наибольшее увеличение прочности наблюдалось при применении вяжущего с добавкой 20 и 30% ТОСП.

 

Список литературы:
1. Джандуллаева М.С., Атакузиев Т.А. Изучение продуктов взаимодействия твердых отходов содового производства с известково-кремнеземистой смесью при автоклавной обработке // Химическая технология. Контроль и управление. –Т.: - 2016. – №6. – С. 8-13.
2. Ёкубов У.А., Атакузиев Т.А., Толипов Н.Х. Отходы содового производства интенсификаторы твердения и составляющая многокомпонентных цементов // Химическая технология. Контроль и управление. –Т.: - 2009. – № 5. – С. 18-23.
3. Кржеминский С.А., Рогачева О.И. Сравнительная эффективность различных тонкодисперсных добавок и степени уплотнения известково-кремнеземистых материалов автоклавного твердения // Сб.трудов РОС-НИИМС. – 1956. – №10. –С. 101-106.
4. Пантелеев А.С. Карбонатные вяжущие вещества // Сб. трудов по химии и технологии силикатов. Промстройиздат. – 1957. – С. 216.

 

Информация об авторах

доцент Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г.Ташкент

Assistant professor of Tashkent Chemical Technology Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent

старший преподаватель Ташкентского химико–технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Senior Lecturer of Tashkent Chemical-Technological Institute, Uzbekistan, Tashkent

магистрант Ташкентского химико-технологического института,Ре спублика Узбекистан, г. Ташкент

Master’s Degree Student, Tashkent Chemical-Technological Institute, Uzbekistan, Tashkent

доцент Ташкентского химико–технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Associate Professor of Tashkent Chemical-Technological Institute, Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top