Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






МАГНЕЗІАЛЬНІ ЗВ’ЯЗНІ РЕЧОВИНИ



До магнезіальних зв’язних речовин відносять каустичний магнезит і каустичний доломіт, які є продуктами випалу до повного розкладу MgCO3 магнезитових чи доломітових порід.

Магнезит MgCO3 теоретично містить 47,82 % MgO і 52,18 % СO2. В залежності від умов утворення магнезити бувають дуже дрібнокристалічними (так звані “аморфні” магнезити) або, навпаки, грубокристалічними. Обидві різновидності мають твердість за шкалою Мооса 3,5-4,5 і густину 2,9-3,1 г/см3. Як домішки порода містить кварцовий пісок, глину, вуглекислий кальцій, сполуки заліза, цинку.

Доломіт СаCO3*MgCO3 або СаMg(CO3)2 теоретично містить 30,41 % СаО, 21,87 % MgO і 47,72 % CO2. В природі зустрічається у вигляді зернисто-кристалічних агрегатів і дрібнокристалічних (“аморфних”) мас з твердістю 3,5-4,0 і густиною 2,80-2,95 г/см3. Найбільш поширеною домішкою є глини.

В даний час як сировину для отримання MgO використовують морську воду та відпадки виробництва солей калію.

Розклад магнезиту починається при температурі близько 400 оС; швидкий розклад починається з 640 оС. Швидкість розкладу природного магнезиту залежить не тільки від температури, але і від наявності домішок, будови і щільності речовини. Теоретично з чистого вуглекислого магнію вихід MgO повинен становити 47,6%, на практиці ж за рахунок домішок в сировині та виробничих втрат, особливо через виніс пилу, він складає 25-28%.

В залежності від температури при випалі магнезиту отримують два види продуктів: при 600-1000 оС - каустичний магнезит і при 1500-1700 оС - спечений периклаз. Каустичний магнезит при звичайній температурі взаємодіє з водою (гідратується). При замішуванні каустичного магнезиту водними розчинами солей MgCl2, CaCl2, ZnCl2, MgSO4 та ін. він твердіє, утворюючи міцний камінь.

З підвищенням температури випалу здатність периклазу до гідратації зменшується і при нагріванні до 1600-1650 оС отримують “намертво” випалений периклаз, який при кімнатній температурі не взаємодіє з водою. Проте цей периклаз при температурі 60-80 оС, як і каустичний, гідратується і при замішуванні його розчинами вказаних солей тужавіє. Різна здатність до гідратації периклазу випаленого при різних температурах пояснюється різною величиною кристалів і різною ступінню їх дефектності.

Виробництво магнезіальних зв’язних матеріалів включає наступні стадії:

- добування сировини в кар’єрі;

- подрібнення;

- випал;

- розмелювання.

Сировину випалюють в обертових або шахтних печах. Процес розкладу магнезиту є ендотермічним; на розклад 1 г-моль MgCO3 необхідно затратити 121 кДж чи 1440 кДж на 1 кг MgCO3. Температура випалу в шахтних печах складає 750-800 оС, а в обертових – близько 1000 оС. При цьому густина каустичного магнезиту знаходиться в межах 3,1-3,4 г/см3 (густина невипаленого магнезиту – 2,9-3,1, в середньому 3 г/см3). Густина випаленого каустичного магнезиту є одним з показників його якості. При густині меншій за 3,1 г/см3 матеріал неповністю розклався (недопал), а при густині понад 3,4 г/см3 – матеріал перепалено, тобто його зв’язні властивості погіршуються.



При температурах вищих за 1000 оС магнезит починає спікатись і при 1400-1450 оС його густина досягає 3,55-3,65 г/см3. При цих температурах матеріал ще зберігає деяку здатність до гідратації. З подальшим нагрівом до 1700-1800 оС густина периклазу не змінюється, проте при кімнатній температурі він уже не взаємодіє з водою. Тому густина периклазу не може служити характеристикою його здатності реагувати з водою. Намертво випалений периклаз використовують для виготовлення вогнетривких виробів. Проте необхідно пам’ятати, що з підвищенням температури середовища вище 60 оС, або з введенням додатків – збуджувачів тверднення, намертво випалений периклаз відновлює здатність гідратуватись. У зв’язку з цим тонко подрібнений спечений периклаз з додатком наповнювачів (хроміт, магнезитохроміт тощо) можна використовувати для виготовлення високовогнетривких бетонів здатних витримувати температуру до 1700 оС.

Каустичний доломіт отримують в результаті “напіввипалу” доломіту при температурі нижчій за температуру дисоціації СаCO3 – 650-750 оС. Такий продукт складається з гідратаційно активного MgО та інертної складової СаCO3. Реакція протікає згідно рівняння:

СаCO3*MgCO3 = СаCO3 + MgO + СO2­



Температура випалу залежить від якості сировини і теплового агрегату. Збільшення температури понад 800 оС призводить до інтенсивного розкладу СаCO3. Підвищений вміст в доломітовому вапні СаО, який здатний швидко гаситись, погіршує властивості кінцевого продукту надаючи йому властивостей доломітизованого вапна. В складі каустичного доломіту допускається вміст не більше 2,5 % СаО.

В результаті випалу доломіту при температурі 1500-1600 оС отримують спечений металургійний доломіт, який, аналогічно до спеченого магнезиту, використовують для виготовлення вогнетривів.

При замішуванні з водою каустичного магнезиту чи доломіту MgO починає повільно гідратуватись з утворенням погано розчинного у воді Mg(OН)2. При тривалому перебуванні на повітрі він набуває незначної кінцевої міцності, що пояснюється відсутністю в Mg(OН)2 зв’язних властивостей і утворенням у тверднучій системі його аморфного осаду.

Під час гідратації гідрооксид магнію спочатку випадає в колоїдному вигляді і тому надає масі деякої пластичності, в подальшому він дуже повільно (оскільки має дуже малу розчинність у воді) кристалізується у вигляді мінералу бруситу.

Для прискорення процесу гідратації МgО і тверднення магнезіальне зв’язне замішують розчинами хлористого чи сірчанокислого магнію. При гідратації без цих солей поверхня зерен МgО покривається аморфним осадом малорозчинного Мg(ОН)2. При введенні в систему солей вони взаємодіють з Мg(ОН)2, утворюючи комплексну сполуку:

5МgО + МgСl2 + 12Н2О ® МgСl2*5Мg(ОН)2*7Н2О,

завдяки чому з розчину виводиться Мg(ОН)2 і наступні порції МgО розчиняються в воді. Комплексна сполука МgСl2*5Мg(ОН)2*7Н2О поступово переходить в сполуку МgСl2*3Мg(ОН)2*7Н2О, яка кристалізується у вигляді голок і волокон, створюючи міцний каркас. Мg(ОН)2, що виділяється при цьому кристалізується в брусит, не сповільнюючи швидкість гідратації МgО. Кристали і гель Мg(ОН)2 ущільнюють кристалічну ґратку, утворену комплексною сполукою МgСl2*5Мg(ОН)2*7Н2О, надаючи затверділій системі підвищеної міцності. Аналогічно відповідні комплексні солі гідросульфатів утворюються при введенні в масу МgSО4.

В залежності від вмісту MgO каустичний магнезит ділять на чотири марки: ПМК-88, ПМК-87, ПМК-83 і ПМК-75. Початок тужавіння каустичного магнезиту та доломіту в тісті нормальної густоти, приготованому на розчині MgCl2, не раніше 20 хв, а кінець – не пізніше, ніж через 6 год від моменту замішування розчином.

Марка каустичного магнезиту та доломіту визначається границею міцності на стиск зразків у вигляді куба розміром 7,07х7,07х7,07 см, виготовлених з розчину зв’язного і піску (жорсткої консистенції) у співвідношенні 1:3, випробуваних після 28 діб тверднення на повітрі. Каустичний магнезит випускають марок 400, 500 і 600, а каустичний доломіт – марок 100, 150, 200 і 300.

Магнезіальні зв’язні речовини є повітряними зв’язними. Вироби на їх основі можна використовувати в приміщеннях при відносній вологості не вище 70 %.

Каустичний магнезит характеризується підвищеною гігроскопічністю. На повітрі MgO взаємодіє з вологою і вуглекислим газом, утворюючи на поверхні зерен інертні плівки Mg(OН)2 і MgСO3, що різко зменшує його активність. У зв’язку з цим готовий продукт необхідно зберігати в закритих приміщеннях (складах) у щільній герметичній тарі (наприклад, в багатошарових паперових мішках).

Магнезіальні зв’язні речовини мають добру адгезію (зчеплення) як до мінеральних (неорганічних), так і до органічних заповнювачів (дерев’яні стружки, опилки). Останнє дає можливість одержувати матеріали з добрими теплоізоляційними властивостями: фіброліт, ксилоліт, піномагнезит.

Ксилоліт виготовляють з магнезіального зв’язного і опилок хвойних порід деревини замішаних розчинами солей. Ксилоліт добре працює на згин, розтяг, стирання, удар; вироби з ксилоліту мають понижену теплопровідність. Матеріал використовують для виготовлення безшовних (наливних) підлог в громадських приміщеннях, а також для виготовлення сходів, підвіконників і т.д. Введення в ксилоліт як заповнювачів тальку, азбесту та ін. підвищує його щільність і міцність; додаток трепелу зменшує його теплопровідність, а кварцового піску зменшує схильність до стирання і дещо збільшує щільність.

Ксилолітові плитки випускають двох видів:

- личкувальні на основі дерев’яних опилок (подібні до дерева);

- з мінеральними заповнювачами, які нагадують природний камінь.

Фіброліт виготовляють з магнезіального зв’язного та волокнистого органічного матеріалу (костри, кенафа, деревної шерсті та ін.) замішаних розчинами солей і спресованих у вигляді плит. Фіброліт не горить, не тліє, легко піддається обробці ріжучим інструментом. Термоізоляційний фіброліт використовують для утеплення стель, стін, підлог та інших поверхонь з подальшим їх тинькуванням.

Піномагнезит – це теплоізоляційний матеріал, який отримують з каустичного магнезиту, солей магнію а також піноутворюючих додатків.

РОЗЧИННЕ СКЛО

Розчинним склом називають спеціально отриманий продукт, який складається з силікатів лужних металів. Склад розчинного скла виражається формулою R2О*nSiО2, де R – натрій або калій, а n – число молекул SiО2, що припадають на одну молекулу лужних оксидів.

За фізичним станом розчинне скло ділиться на:

- силікат-глибу – складається з твердих кусків різної форми і величини;

- водний розчин силікат-глиби – рідке скло.

За складом сировини розчинне скло класифікується на:

- содове (Na23);

- сульфатне (Na24);

- содово-сульфатне.

Також за своїм складом рідке скло може бути натрієве або калієве. Інколи готують змішані чи подвійні скла, що містять одночасно Na2О і К2О. В будівництві частіше використовується натрієве розчинне скло.

Для характеристики рідкого скла введено поняття модуля:

n = SiО2 / Na2О.

Промисловістю випускається рідке скло з модулем в межах 2,5-3,0.

Як кремнеземисті сировинні матеріали використовують кварцові піски, кварц, природний чи штучний аморфний кремнезем. Як лужний матеріал використовують соду, поташ, сульфат натрію, їдкий натрій і їдкий калій.

Усі способи виробництва розчинного скла діляться на сухі і мокрі. Сухий спосіб передбачає дозування сировинних матеріалів, їх перемішування, розтоплення шихти при високій температурі, охолодження отриманого розтопу і розчинення у воді. Сировинну шихту топлять в тих же печах, що і звичайне скло. В залежності від складу шихти температура варіння коливається в межах 1100-1400 оС. В залежності від сировини при нагріванні відбуваються наступні процеси:

- при карбонатному способі Na23 + nSiО2 = Na2О*nSiО2 + СО2

- при сульфатному способі 2Na24 + nSiО2 + С = 2Na2О*nSiО2 + 2SО2 + СО2

При сульфатному способі в шихту вводять вугілля для того, щоби відновити сульфат натрію до сульфіту, який повніше реагує з кремнеземом. Варіння силікат-глиби за сульфатним способом є складнішим, ніж за карбонатним.

Якщо розтоп охолоджується на повітрі він перетворюється в твердий моноліт – силікат-глибу. При охолодженні в проточній воді отримують дрібнозернистий продукт – гранулят. Забарвлення силікат-глиби залежить від кількості і співвідношення домішок оксидів дво- і тривалентного заліза. Кількість домішок в силікат-глибі не повинна перевищувати 2 %, оскільки із збільшенням їх вмісту зменшується розчинність скла.

Силікат-глиба на повітрі швидко карбонізується. Проте цей процес відбувається на поверхні і не проникає глибоко всередину гранули, тому утворену карбонатну плівку можна легко видалити струменем води.

Існують різні способи розчинення силікат-глиби. Найбільш розповсюджений з них – автоклавний. За цим способом розчинення здійснюється в стаціонарних або в обертових барабанних автоклавах під тиском 4-8 атм. Розчинення можна також здійснювати при нормальному атмосферному тиску, але обов’язково у вигляді тонкомеленого порошку при температурі 90-100 оС. В однакових умовах високомодульні скла розчиняються важче, ніж скла з малим модулем.

З мокрих способів виробництва розчинного скла найчастіше використовують лужний. Він ґрунтується на розчиненні аморфних видів кремнезему (опока, діатоміт, трепел та ін.) в розчинах їдких лугів під тиском в обертових чи стаціонарних автоклавах-реакторах:

2NaОН + nSiО2 = Na2О*nSiО2 + Н2О

За цим способом рідке скло отримують безпосередньо, оминаючи процес варіння силікат-глиби. Проте отримане скло забруднене кремнеземистим компонентом.

Рідке скло є густим, в’язким розчином. В залежності від насичення розчину силікатом натрію (чи калію) густина рідкого скла знаходиться в межах 1,36-1,50 г/см3. При розчиненні водою силікат-глиби більша частина домішок залишається в нерозчиненому вигляді, або коагулює у вигляді осаду.

В закритих посудинах рідке скло може зберігатись дуже довго. На повітрі воно розкладається тим швидше, чим вищий його модуль. При нагріванні також відбувається його розклад з виділенням аморфного кремнезему. Всі кислоти розкладають рідке скло з утворенням колоїдних желеподібних осадів кремнекислоти. Розчинні у воді солі також викликають розклад рідкого скла.

На практиці використовують суміш наповнювача (наприклад, кварцового піску) з рідким склом, в яку додають прискорювачі тверднення. Як прискорювач тверднення в склад суміші вводять кремнефтористий натрій, який є відпадком при виробництві суперфосфату. Рідке скло здатне тверднути і без прискорювача, проте це відбувається надзвичайно повільно через утворення на поверхні непроникної плівки. Процеси тверднення композицій з рідким склом ще недостатньо вивчені. Дослідники вважають, що на повітрі силікат натрію взаємодіє з вуглекислотою:

Na2SiО3 + 2Н2О + СО2 = Na2СО3 + Si(ОН)4

При введенні кремнефтористого натрію відбувається хемічна взаємодія внаслідок якої виділяється кремнева кислота:

2Na2SiО3 + 6Н2О + Na2SiF6 = 6NaF + 3Si(ОН)4

При цьому гелеподібний кремнезем відкладається на поверхні частинок наповнювача. З часом чи внаслідок виділення вологи він ущільнюється, цементуючи зерна наповнювача і збільшуючи щільність матеріалу.

Розчинне скло широко використовують в хемічній, машинобудівній, миловарній, жировій, паперовій промисловості. В будівництві воно використовується для укріплення ґрунтів, силікатизації доріг, виготовлення кислототривких цементів і бетонів, антикорозійних і вогнезахисних обмазок, силікатних фарб тощо.

В промисловості будівельних матеріалів розчинне скло використовують для виготовлення кислотостійких цементів і бетонів (як зв’язну речовину), випалюваних і невипалюваних виробів, личкувальних і кислототривких плиток, теплоізоляційних матеріалів і виробів, брикетування скляної шихти, як пептизатор глиняних суспензій, для приготування фарб і полив, отримання силікатних фільтрів тощо.

Кварцовий кремнефтористий кислотостійкий цемент – порошкоподібний матеріал, який отримують сумісним розмелюванням (чи ретельним перемішуванням окремо розмелених) кварцового піску і кремнефтористого натрію. Його замішують водним розчином силікату натрію (розчинного скла), після чого вже на повітрі він перетворюється в міцне каменеподібне тіло, яке здатне протистояти дії більшості мінеральних та органічних кислот. Вміст Na2SiF6 в суміші складає 4-8 %. Рідке скло додають у кількості 20-30 % від маси.

В залежності від призначення випускають два типи кислотстійких цементів:

I – цемент для кислотостійких замазок;

II – цемент для кислотостійких розчинів і бетонів.

Початок тужавіння тіста нормальної густоти з кислотостійкого цементу I не раніше 40 хв, а з цементу II не раніше 20 хв, кінець тужавіння для обидвох типів цементів – не пізніше 8 год від початку замішування.

Кислотостійкість цементного порошку, яку визначають за втратою маси при кип’ятінні його в технічній сірчаній кислоті, не повинна перевищувати 7 % від маси проби. За міцністю зразків після 28 добового тверднення на повітрі розрізняють марки цементу 300 і 400.

Кислотостійкі цементи використовують для захисту корпусів хемічної апаратури, обладнання чи будівельних конструкцій. Кислотостійкі цементи не можна використовувати при температурах нижче –20 оС, в умовах дії на них лугів, фосфорної, плавикової і кремнефтористоводневої кислот, кип’ячої води і водяної пари.

ГАЗОСИЛІКАТНІ ВИРОБИ

Газосилікат отримують із сировинної суміші, що складається із вапна-кипілки, портландцементу та кремнеземистого компоненту (піску, золи, шлаку).

Технологічний процес виробництва газосилікату складається із наступних основних етапів:

- підготовка сировинних матеріалів, що включає розмелювання піску та вапна;

- підготовка формувальної маси;

- формування виробів;

- автоклавна обробка виробів.

Для одержання пористої структури в газосилікати використовують алюмінієву пудру, яка реагує з гідроксидом кальцію з виділенням водню за реакцією:

2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + 3H2

Водень, що виділяється в результаті реакції викликає спучування масиву.

Підготовку сировинних матеріалів здійснюють декількома способами: сухим роздільним розмелюванням компонентів, сухим сумісним розмелюванням і комбінованим способом підготовки сировинних матеріалів, при якому в’яжучі компоненти розмелюють сухим способом з частиною (15-20%) кремнеземистого компоненту, а основну частину його розмелюють мокрим способом в вигляді шламу.

Технологічна схема виробництва газосилікату наведена на рис. II.10.

Твердіння газосилікату відбувається в автоклаві при тиску 0,9-1,6 МПа і температурі – 174-200 0С. В таких умовах при взаємодії піску з вапном утворюються гідросилікати різної основності, які надають міцності ніздрюватому бетону.

За середньою густиною в сухому стані ніздрюваті бетони поділяють на три групи:

- теплоізоляційні з густиною в сухому стані не більше 500 кг/м3 і теплопровідністю 0,08...0,12 Вт/м0С;

- конструктивно-теплоізоляційні для влаштування огороджуючих конструкцій з густиною 500...900 кг/м3;

- конструктивні з густиною 900...1200 кг/м3.

Рис. II.10. Технологічна схема виробництва виробів із газосилікату:

1- бункер піску; 2 – стрічковий транспортер; 3, 5 – дозувальні бункери ; 4, 6 – живильники ; 7,8 – кульовий млин; 9 –камерний насос; 10,11 – шламбасейни; 12,13 – дозатори; 14 – газобетонозмішувач; 15, 16 – формування масиву; 17 – різальний агрегат; 18,19 - автоклав

 

На основі атоклавного газосилікату виготовляють дрібні стінові блоки, теплоізоляційні плити, панелі перекрить. В сучасному будівництві зростає доля газосилікатних виробів, завдяки їх високих теплоізоляційних показників, невисокій вартості та ефективності.

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!