Содержание к диссертации
Введение 3
Глава 1. Состояние вопроса получения магнезиальных вяжущих ве
ществ 7
1.1. Сырье для производства магнезиального вяжущего и процессы,
происходящие в сырье при обжиге 8
12, Способы получения оксида магния из высокомагнезиального сы
рья 23
13. Помол обожженного материала 27
1,4, Требования, предъявляемые к магнезиальному вяжущему 28
1 Характеристика магнезиальных вяжущих, имеющихся на рынке
строительных материалов России 30
1.6. Процессы, происходящие при твердении магнезиального вяжу
щего 31
1.7. Применение магнезиальных вяжущих 33
Выводы по главе 34
Цели и задачи работы 36
Глава 2. Методы исследования бруситовой породы, продуктов ее об
жига и магнезиальных вяжущих 37
Глава 3. Исследование свойств и состава бруситовой породы Куль-
дурского месторождения 46
3,1. Физико-механические свойства бруситовой породы 47
32, Химический анализ бруситовой породы 47
- - Исследования бруситовой породы при помощи рентгенофазового
и дериватографического методов анализа 48
3.4. Петрографическое исследование бруситовой породы 53
Выводы по главе 60
Глава 4, Исследование влияния температуры и длительности обжига
на состав и свойства магнезиального вяжущего 61
4,1. Предварительные испытания по определению нижней границы
температуры обжига 61
42. Определение оптимальных режимов обжига для бруситовой по
роды с помощью метода планирования эксперимента 62
_ Зависимости изменения истинной плотности вяжущего от ус
ловий обжига 65
д - . Зависимости изменения активности вяжущего, оцениваемой
по лимонному числу от условий обжига 67
, - . Зависимости изменения сроков схватывания вяжущего от ус
ловий обжига 70
, . - Зависимости изменения активности вяжущего по прочности
при сжатии в первые сутки твердения от условий обжига 74
л* с Зависимости изменения склонности вяжущего к трещинообра-
зованию от условий обжига 76
4.2.6. Зависимости изменения водостойкости и прочности магнезиального камня при сжатии в различные сроки твердения от
условий обжига 19
43- Изучение изменений фазового состава продуктов обжига бруси-
товой породы в процессе термической обработки 81
4.3.1- Минералого-петрографические исследования изменений бру-
ситовой породы при обжиге 81
Изучение изменений, происходящих в породе при обжиге рентгеновскими методами 89
Изучение изменений, происходящих в породе при обжиге де-риватографическим методом 94
4.4- Изучение степени закристаллизованное периклаза 98
4,5. Процессы, происходящие при обжиге бруситовой породы 102
Выводы по главе 104
Глава 5. Исследование структуры и фазового состава магнезиального
камня 106
В ыводы по главе 122
Глава 6. Исследование влияния параметров помола на свойства маг
незиального вяжущего 124
Выводы по главе 137
Глава 7. Сравнение характеристик полученного магнезиального вя
жущего с продуктами, имеющимися на рынке строительных мате
риалов России 138
Общие выводы 141
Список использованных литературных источников 145
Приложение 1. Расчет экономического эффекта от производства
магнезиальных вяжущих из бруситовой породы третьего сорта Куль-
дурского местоождения 153
Приложение 2. Акт о внедрении 158
Введение к работе
В настоящее время для российской промышленности строительных материалов важной задачей является расширение ассортимента специальных материалов, а также повышение конкурентоспособности и качества продукции. Растущая потребность в материалах с высокими эксплуатационными и технологическими характеристиками, к каковым относятся магнезиальные вяжущие вещества, стала объективной реальностью. В настоящее время на российском рынке магнезиальные вяжущие представлены в основном одним продуктом - порошком магнезитовым каустическим ПМК-75, производящимся на ОАО «Комбинат Магнезит» г, Сатка, причем это вяжущее не выпускается специально и, по сути, является отходом огнеупорного производства, поэтому свойства его не отличаются высокой стабильностью и качеством. Магнезиальные вяжущие, производящиеся за рубежом - в Греции, Китае и других странах помимо высокой цены также имеют некоторые недостатки, в частности, довольно высокую склонность к трещинообразова-нию. Поэтому стремление российских производителей выпускать качественную и доступную по цене продукцию диктует необходимость создания альтернативных специальных строительных магнезиальных вяжущих веществ на основе отечественного сырья.
Магнезиальное вяжущее можно получать из высокомагнезиальных горных пород, таких как магнезит, доломит, серпентины, дунит, брусит. При этом, несмотря на разнообразие природных минеральных ресурсов России и большие запасы указанных горных пород, в нашей стране каустический магнезит производится только на основе кристаллических магнезитов Саткин-ских месторождений. Из высокомагнезиальных пород наиболее перспективным сырьем для производства магнезиальных вяжущих является брусит. Порода содержит наибольшее количество оксида магния и является наиболее экологически чистой, так как при ее разложении выделяется вода, в отличие от углекислого газа при разложении магнезита и доломита. В России брусит добывается только на Кульдурском месторождении (Еврейская автономная
область) и применяется в производстве огнеупоров, для чего на руднике отбираются наиболее чистые породы первого и второго сорта. Третий сорт, составляющий большую часть месторождения, непригоден для производства огнеупоров и поэтому накапливается в спецотвалах, ухудшая экологию региона и принося убытки предприятию. В связи с чем получение магнезиальных вяжущих из брусита третьего сорта Кульдурского месторождения является актуальной научной и производственной задачей.
Целы и задачи работы
Цель исследования: получение магнезиального вяжущего вещества на основе брусита третьего сорта Кульдурского месторождения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
исследовать состав, структуру и свойства брусита 3 сорта Кульдурского месторождения;
изучить физико-химические процессы, происходящие в бруситовой породе при обжиге;
изучить влияние температуры и времени обжига на технические характеристики получаемого вяжущего;
выявить оптимальные параметры обжига бруситовой породы;
предложить способ интенсификации процесса помола обожженной бруситовой породы;
исследовать свойства полученного магнезиального вяжущего в сравнении со свойствами аналогичных продуктов, имеющихся на рынке строительных материалов.
Научная новизна 9 Раскрыто влияние степени закристаллизованное периклаза на склонность магнезиального камня к трещинообразованию. Показано, что несклонный к трещинообразованию магнезиальный камень образуется при оптимальном значении размера кристаллов периклаза 38...43 нм. При размерах, ниже указанных, магнезиальный камень формирует блочную структуру из
гидрооксихлоридов магния, объединенных прослойками гидроксида магния, воздушная усадка Mg(OH)2 приводит к образованию трещин. При превышении оптимального размера кристаллов периклаза образуется пережог, который начинает гидратировать в уже сформировавшейся структуре с увеличением объема, что также приводит к растрескиванию материала,
Выявлено, что для получения магнезиального вяжущего высокосерпен-
тизированная бруситовая порода требует повышения температуры обжига до
1100С, т.к. разложение серпентиновых минералов — серпентинов и кальце-
фиров, происходящее с выделением воды, замедляет процесс кристаллизации
образующегося оксида магния.
Показано, что добавление при размоле вяжущего сырого брусита в соотношении до 1:1 улучшает характеристики получаемого вяжущего. Эффект достигается благодаря снижению водопотребности, повышению тонкости помола вяжущего и армированию матрицы минеральной бруситовой составляющей, имеющей волокнистое строение.
Практическое значение работы
Впервые получены магнезиальные вяжущие из бруситовой породы третьего сорта Кульдурского месторождения строительного назначения и определены оптимальные параметры их получения: обжиг породы при температуре 1100 С в течение 2 часов, и ее последующий размол без или совместно с необожженной бруситовой породой в соотношении 1:1- Получено положительное решение по заявке на изобретение «Способ получения магнезиального вяжущего» 23.О5.2005г., регистрационный №2005115605.
Определена технико-экономическая эффективность производства разработанных магнезиальных вяжущих.
Внедрение результатов Выпущена опытно-промышленная партия магнезиального вяжущего из бруситовой породы третьего сорта Кульдурского месторождения совместно с ООО «Уралбоксит» (г.Челябинск).
Апробация работы Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава ЮУрГУ в 2004, 2005 гг, на третьей международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии», г.Ростов-на-Дону в 2004 г.
Публикации: основное содержание работы опубликовано в 3 работах
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов и приложений; содержит 169 страниц машинописного текста, 24 таблицы, 73 рисунка, список использованной литературы из 114 наименований.
Автор защищает
Особенности физико-химических процессов, протекающих в серпенитизированной бруситовой породе при обжиге,
Влияние степени закристаллизованное периклаза на свойства получаемого магнезиального вяжущего и магнезиального камня на его основе.
Оптимальные параметры получения магнезиального вяжущего из бруситовой породы третьего сорта Кульдурского месторождения.
Вяжущие из бруситовой породы третьего сорта Кульдурского месторождения.
Работа выполнена на кафедре «Строительные материалы» Южно-Уральского государственного университета.
Автор приносит благодарность к,т.н., доц. Л.Я, Крамар за оказанную поддержку и помощь в ходе диссертационной работы.
