Введение к работе
Актуальность работы. Для ускорения соїдаалБГіа-зко ионического развития страны яз основе научно-технического прогресса в области хіїіііш н технологии минеральных вязучих 30-ществ требуется интенсификация производства путей использования в качество сырьевых материалов техногенных продуктов и в том число гранулированных фосфорных аланов.
На базе богатейшего месторождения фосфоритов Каратау-ского бассейна в Чимкенте, Дка«буле и других городах страны работают крупыейиае предприятия фосфорной промышленности по производству щжералышх удобрений. Егегодный выход шлаков на них достигает нескольккхияллкоиов тонн, большое количество этих илаков накоплено "в отвалах. Полное использование гранулированного фосфорного плака з производстве строитоль-яых материалов способствует создают малоотходных технологий и решению экологической проблемы. .
В настоящее время гранулированные фосфорные агакя используются для получения портландцемента и его производных, керамических, стеклокрисгаллических и других натериалоз.
Актуальный t! приоритетным направлением по утилизации гранулированного фосфорного шлака является, безусловно, использование его для производства безобнигозых шлаковых вяху-цих. При атоы существенно восполняется дефицит портлзндце-иента и значительно повышается экономическая эффективность производства. В связи с этим создание технологии производства безобниговых вяжущих из гранулированного фосфорного шлака имеет большое народнохозяйственное значение.
Доступность для юга Казахстана, меньшая топливо-энергоемкость, простота получения, низкая стоимость, относительно высокая активность и долговечность обеспечивают фосфорношла-ковому вяяущему большую перспективу.
Несмотря на некоторые успехи в области хиыии и технологии фосфорношлаковых вянущих и иатериалов на их основе, дельнейшее изыскание возконности эффективного использования их для производства строительных изделий и конструкций является весьма акгуал? т.
Представленная диссертационная работа выполнена в соо:' ветсгвии с координационными планами го проблемам радиональ-
кого яопользоввпая ^осфорнш: сдавзз дій кронаводоїза ссроц-їольенх іадерішяов и изделий.
Цель работы.. ' разработав хвкико-їєхкоиогечоских основ получения фосфоркошаковых вяхуцих и каторнакоз ез нкх; исследование иехааигаа и кшзотсш фаэЕХО-хнкическзх процессов гндрагации її ївордеипя єївх вяауцах в зависмиасяк os ах-«квкзцпуацих коапонвнгог; . кэучеяяс осковїїня $м82ко-їіохаив-чеоїшх е црочцосгво-дзфораатквнїа оеойогв н долгозочіїозїїй скякхагішх а обачних кагеразгов.
В связе с згіш продускзїривояось:
иоспєдовзїь иодвфавдруацев' дейсгвие.акгивизцрувцкх кошмиазлов ка гадраїацав, прочкосгь и фзгоабразованиа ф«о-форноалаковых вяхущіх;
усіановигь мзхєеші! гвдратоцза а твердения фосфзрко-ияаковых вягущих в вавискізсіи os кх зада;
исследовать йязЕко-иохаанчеоікв и прочзосіїа-дє$ориа-іявные свойсгза н доаговечкоаіь оиюікаїїіого ішераада а обачного тяжелого бегоиа"{
разргбогагь їахсокогкя проакилеккого проязводсгва ое-форвоклаковых вянуадсс и изделий ка еях.
Научная новизна. Разрабояанн в:аучш>~пракукчеокна криацв-іш хиийко-гехводогичсоках процессов производства бсзоОккго-Ёих фосфорношлаковах jmsytyix. Pacsu-оїрак иехаш:згі фізико-хв> мкчеокого раоїЕоренвя вязущкх в воде и pacsEopax окгивнзиру-ющях кошюноотов с учетом докарио-акцепіоршх свойств касіорот да в завпсииосяи ої ето форив в илакв и элемронкой ионавн-цєнносїи а^оаов крецаик в сіхїєкє вспздсївиє еакичня в изм вакантных Зсї-орбкіелай. Показана вогиогвосхь образованна не-усїойчквнх поверхносгнш: соодвнений. В аависимосїи ог р% среди в вида актавнааїоров гвердэнип оссуздоны областе раа-зшаацай ЕукяеофиЕьного зацвценвя о образованием проыезуэоч-ных пятикоординационных кошшэксов деетралыши еэокш крец-ивя путем перехода его влекіронной конфигурации osp3 на sp3d или Spd а приведены возыокаыо химические реакции о образованием гвдросиликагол кальция.
Показано, что гидратация и гвердение *осфорношявковшс вявдкх пройо-.чат aytea реакций аааещекия, присоединения и комллекоообразования в определена последовагельаооїь агих
реакций. Причел реакция завещания, при которой происходя! попообиешше процессы, имеет изсто при растворном механизме гверд&нкя вяаувдх; реакция присоединения, когда коїм гидро-ксидяых групп я прогона проникают з отруктуру шлака, возізз-па при топотаксическоы и юпохимачосісом воздействиях; реакция коыплаксообразования, при которой образуются промежуточные соединения, происходи'как через раствор, так и топохи-кичаски.
Исследована активизирующая способность солей S , р и d -элементов. Установлено, что соли, катионы которых являются акцепторами электронов (катиоиыЗс/5-8 металлов), активизируя? фосфорний шлак, а соли, катионы которых обладают способностью донора электронов (катионнЗс19-10 металлов), служат ингибиторами твердения шлакових вяяущих. Активизирующая способность анионов свивается в ряду: ДЯ~7СО\ ^SO^f^y^o^ 7~ЛО~ , Среда катионов наибольший модифицирующим действием обладают ионы иагиия.
Установлена зависимость Газообразования и физико-аеха-иических свойств материалов от вида и содержания активизирующих компонентов, о юкке региыа гидротермальной обработки. Выявлены последовательность а особенности образования гвдро-силиквтов кальция при твердении фосфорношлаковых вяжущих. Установлено, что примесные кока в структуре податних фаз занимав? до трех позиций. Показана положительная роль дисперсных и волокнистых добавок в получении материалов о задашш-т физико-неханическини свойствами.
Рассмотрены иеханизи и кинетика коррозионных процессов, происходящих при воздействии на иатериалы агреосивных аидких сред.
Новизна разработанных технологических решений защищена 14 авторокими свидетельствам на изобретения.
Практическая ценность. Разработана и освоена технология производства фосфэрношлаковых вяжущих, силикатных и тяжелых бетонов на их основе. Впервые в нашей стране в широких масштабах организовано производство фосфорношлаковых вяжущих н, рааличных иэделий и ковсгрукций на иг основе на 4 предприя-" тиях строительной мдустрнн Республики Казахстан.
Оптимизированы соотавы и классифицированы форсфорноіла-
новые вякуциз в зависимости ог вада активизирующих компонентов. Показано, что в условиях гидротермальной обработки joc-форноалаковыо вякудае обладает давшенной активность».
Материалы иа основе фссфоргаплаковых вгауцих обладаю? высокий* шизікй-иеханйчес'Лїци характеристиками, еодо-, дорого-, соке- сульйаго- и агцосоросто8косг:ьз, что предопределило пришененко их для произведет изделий и конструкций, к когорнм предъявляется песткае требования по долговечное?!:,, Результаты работы использованы в установлении перечна сгдояцй к конструкций, в которых возмокко применение фосзр~ кошикових вягуйзх, і: при реконструкции комбинатов строитель-кшс ігатеркалов в' г.Чиккенте к Чардоре.
Разработаны и утвергдепи IS кораагивнш: документов, por-дамонгпруезпх производство и применение осаркоалзковкх вя-куцш; и материалов щ их основе в строитолвюй индустрии.
Ре а л из а пи я . га go т tb Технология (Тосфорносязгавых вякудш: і; изделий на их осново впервые в стране опробована и внедрена на Чардаринскоіі комбинате строительнпх каториалов. в 1979 г. с иоцностьв 15...20 тис .г в год. В IS86-S? гг технология принята призшчкой комиссией Ыинатройгетериалов и Госстроя СССР путей выпуска опытно-проыыа лепной парти;; фосфоркоилако-, вес вккуцих на Сас-Твбиискои а Чишсентскои цоиектшх ааводах. В 1988-69 гг организован выпуск 200 тыс.:? <|осфрЕошашвого зкЕуцзго на Карагауской обогатительной фабрике, на осново которого на 30 предприятиях Гоосгроя Казахской ССР осуществлено производство бетонках и селезобетошшх изделий и конструкций. В этот se период разработанная технология опробована на комбинатах строительных цатераадов Минамодора и Госагропро-ш Казахской ССР (г.Чимкент) с жэещостьв соответственно 50 в 20 тыс.г в год.
Экономический эффект от внедрения {юсфорноихаковых вяау-вдх и бетонов на шс основе составляет 2,0 шін.руб. в год.
Апробация. Основные положения работы долокены и обсувде-ны на У координационной совецании (Дгамбуд, IS73), Воеоовзнои ооввщаниа га гидратации в твердению цемента (Уфа, 1974), Всесоюзном координационной научно-практической совещании "Пути использовании вторичных ресурсов длн прри .одства строительных иатериалов и изделий (Чимкент, 1986), XL Всесоюзным оове-
щаяии "Прииеяение колебательных спектров к исследованию неорганических и координационных соединений (Красноярск, 1987), Всесоюзной конференции по композиционным материалам на основе базальта (Киев, 1988), Всесоюзном совещании по получению композиционных материалов (Алма-Ата, 1950), республиканской научно-технической конференции (Алма-Ата, 1990), П и ІУ Республиканских конференциях по долговечности конструкций из автоклавных бетонов (Таллин, 1975, 1981), Научно-практической конференции "Комплексное использование фосфорных шлаков для производства строительных магериалов"(Алма-Ата, 1978), Республиканских конференциях „Интенсификация а повншение эффективности общественного производства на основе ускорения научно-технического прогресса"(Алиа-Ата, 1987,. 1988).
Разработка отмечена дипломами второй степени ВДНХ СССР (1988 г) и Казахской ССР (1986, 1990 гг).
Публикация. Основные положения диссертации изложены в НО работах, включая брошюры, I* авторских свидетельствах.
Обьем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и обдих выводов, списка литературы из 3*7 наименований» содержит 465 страниц машинописного текста, 98 таблиц». 1ЗД; рисунка, 3 приложения.
На защиту выносятся:
химико-технологические основы получения фосфорношла-ковых вякуцих, включая модифицирующее действие активизирующих компонентов в зависимости от их природы и содержания на прочность, гидрагационные процессы и фазообразованив затвердевших вяжущих в условиях гидротермальной обработки;
механизм твердения фосфорношлаковых вяжущих, в той числе: химизм гидрагационных процессов, типы физико-химической реакции, особенносги образования гидросиликатов кальция в присутствии примесных ионов, отличительный характер механизма влияния модифицирующих добавок на твердеющую систему, процессы поликокденсации кремнэкислородных радикалов в зависимости от рН среды,*
основные прочностные и деформагивные свойства силикаг них материалов и ки-'лых бетонов, в том числе: марка (класс), приэмевная прочность, прочность на растяжение при изгибе,
прочность при раскалывании, сцепление с арматурой, модулі упругости и предельная сжимаемость при сяатии;
долговечность материалов на основе фосфорвошлаковых втаудих, в той числе: водо-, атмосферо-, соле-, морозо- и сульфатостойкость, скоросіь коррозии и механизм коррозионных процессов;
технологические решения производства фосфорношлаковых вяжущих и материалов на их основе.
