Введение к работе
Актуальность работы. Утилизация многотоннажных отходов промышленности и уменьшение экологического воздействия на окружающую среду - важнейшая задача современного материаловедения. Одно из направлений решения данной задачи - использование отходов химических заводов, производящих фосфорную кислоту полугидраткым режимом экстракции - фосфополугидрата (ШГ). По содержанию основного вещества и.-форма CaSOq-OfiHzO) ШГ соответствует автоклавным гипсовым вяжущим марок Г-Ю - Г-І9 по ГОСТ 125-79305. но из-за содержания вредных примесей (остатки P^Off и др.) - практически не используется и полностью вывозится в отвал. В отвалах заводов страны накопилось около 150 млн. т фосфогипса, что приводит к загрязнения окружающей среды, отчуждению пахотных угодий и затратам на хранение отходов.
Ранее выполненные исследования утилизации 5ПГ свидетельствуют о возможности использования этих отходов для производства строительных изделий. Однако предложенные методы и технологии переработки ШГ, предусматривающие дополнительные технологические операции по очистке отхода от примесей, сложны и дороги, а методы прямой переработки не нашли реализации.
Известно, что из-за наличия примесей ФПГ практически не обладает вяжущими свойствами. Установлено, что в условиях механо-хи-мической обработки активизируются вяжущие свойства ФПГ и возможно получение на таком вяжущем плотных гипсовых материалов прочностью 21 - 24 МПа. Эти положения и легли в основу диссертационной работы.
Таким образом, исследования по разработке методов утилизации ШГ с минимальными затратами энергии и его использованию непосредственно как компонента эффективных строительных изделий, минуя стадию специальной переработки на вяжущее, являются актуальными и имеют большое практическое значение.
Цель работы: теоретическое и экспериментальное обоснование получения эффективных строительных материалов из ШГ и разработка технологии пеногипсовых изделий на его основе.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
- оценивалось качество ШГ, как техногенного сырья для производства пеногипсовых изделий;
разрабатывались научные предпосылки механо-химичеекой активации ФПГ, определялись параметры активации и их влияние на прочность изделий;
разрабатывались технологии пеногипса на основе активированного ФПГ ШПГ);
оптимизировались составы пенобетона на основе АФПГ для строительных изделий различного назначения;
определялись строительно-технические свойства пенобетона;
оценивалась технико-экономическая эффективность разработанной технологии.
Научная новизна работы.
-
Разработаны научные положения механо-химичеекой активации ФПГ в скоростном смесителе с вертикальным валом с целью пробуждения в нём вяжущих свойств. Раскрыто влияние отдельных параметров обработки на свойства пенобетонных изделий и определён оптимальный режим активации ФПГ. Установлено, что зависимость между интенсивностью и длительностью активации и активностью ШГ имеет экстремальный характер и дано теоретическое объяснение этому явлению.
-
Исследована кинетика набора прочности пенобетона на основе механо-химически активированного ФПГ и предложены способы её регулирования. Установлена качественная и количественная зависимости активности механо-химически активированного ФПГ в плотном
и поризованном телах от технологических и рецептурных параметров активации.
3. Оптимизированы условия поризации АФПГ и получено уравне
ние регрессии, описывающее зависимость основных свойств пеногип
са от параметров производства. Определены граничные условия по
лучения стеновых пеногипсовых изделий из фосфогипсовых отходов,
соответствующих требованиям ГОСТов.
Практическое значение работы:
Разработана простая и надёжная технология пенобетона на основе отходов производства - ФПГ, которач включ&ет следующие операции:
активацию ФПГ совместно с добавками;
получениз пены низкой кратности и нагнетание её в активатор-смеситель;
приготовление пенофосфогипсовой (ПФГ) смеси, транспортирование её в формы или опалубку.
Доказаны экологическая безвредность и высокие строительно-эксплуатационные свойства пеногипсовых изделий на основе АШГ.
Внедрение результатов. По разработанной технологии в условиях АО "Воскресенские минеральные удобрения" (АО "В:ЛУ") выпущена опытно-промышленная партия пенофосфогилсовых пазогребневых перегородок и стеновьк камней. Разработаны технологический регламент и исходные данные на проектирование для АО "ВМУ" опытно-промышленной линии по производству э$фективных стеновых строительных изделий на основе ФПГ.
Определено, что себестоимость производства пенофосфогипса в 3,4 раза ниже себестоидасти производства пеногипса на основе гипсового вяжущего, получаемого на АО "ВМУ" ( расчет себестоимости производства выполнен для условий промплощадки "ВМУ" в ценах апреля 1995 г.).
Публикации: основные результаты диссертационной работы отражены в двух печатных работах.
Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, списка литературы ІО% наименований и приложений, содержит 161 страниц машинописного текста, 24 рисунка и .14 таблиц.
На защиту выносятся:
-
Научное обоснование механо-химической активации ФПГ, результаты определения оптимальных параметров активации; технологическая схема производства пенофосфогилсовых стеновых камней и перегородок на основе АФПГ; результаты оптимизации свойств пенофосфогилсовых изделий и основные зависимости меяду параметрами технологии и свойствами пенофосфогипса на основе АФПГ.
-
Обоснование вида и дозировки добавки, позволяющей нейтрализовать вредные примеси ^О^ри др.) и ускорить процессы гидратации АШ?.
-
Результаты исследования возраста ФПГ, пригодного для механо-химической активации.
-
Результаты опытно-промышленной апробации производства пеногипсовых изделий на основе АФПГ.
-
Экономическая оценка эффективности производства пенофосфогипса.
