автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Пенобетон на основе фосфогипса

На правах рукописи

БАГДА.САРОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

ПЕНОБЕТОН НА ОСНОВЕ ФОСФОГИПСА 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Московском Государственном строительном университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Меркин А.П.

Официальные оппоненты - доктор технических ндук, профессор Ферронекая A.B. - член - корр. МАИ, кандидат технических наук Седых Ю.Р.

Ведущая организация - АООТ ПКГИпромстрой

Защита диссертации состоится " 3 " 10 _1995 года в/5" часов в аудитории 10О?на заседании диссертационного совета К.053.II.02 в МГСУ по адресу: II3II4, Москва, Шлюзовая наб., 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "30" Оё 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ефимов Б.А.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 (5ПГ). По содержанию основного вещества (¡¿-форма CaSOq-OßHiß) ®1Г соответствует автоклавным гипсовым вяжущим марок Г-Ю - Г-19 по ГОСТ 125-79**, но из-за содержания вредных примесей (остатки и др.) - практически

не используется и полностью вывозится в отвал. В отвалах заводов страны накопилось около 150 млн. т фосфогипса, что приводит к загрязнения окру^аощей 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, предусматриваю;^ 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 вялущие 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 ®Г 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 ®Г и разработка технологии пеногипсовых изделий на его основе.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- оценивалось качество 5ПГ, как техногенного сырья для производства пеногипсовых изделий;

- разрабатывались научные предпосылки механо-химичаекой активации ФПГ, определялись параметры активации и их влияние на прочность изделий;

- разрабатывались технологии пеногипса на основе активированного ШГ ШПГ);

- оптимизировались составы пенобетона на основе АШГ для строительных изделий различного назначения;

- определялись строительно-технические свойства пенобетона;

- оценивалась технико-экономическая эффективность разработанной технологии.

Научная новизна работы.

1. Разработаны научные положения механо-химической активации ■5ПГ 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 ШГ. Установлено, что зависимость между интенсивностью и длительностью активации и активностью ШГ имеет экстремальный характер и дано теоретическое объяснение этому явлению.

2. Исследована кинетика набора прочности пенобетона на основе механо-химически активированного ШГ 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 АШГ и получено уравнение регрессии, описывающее зависимость основных свойств пеногипса от параметров производства. Определены граничные условия получения стеновых пеногипсовых изделий из фосфогипсовых отходов, соответствующих требованиям ГОСТов.

Практическое значение работы:

Разработана простая и надёжная технология пенобетона на основе отходов производства - ШГ, которач включ&ет следующие операции:

- активацию ШГ совместно с добавками;

- получениз пены низкой кратности и нагнетание её б активатор-смеситель;

- приготовление пенофосфогипсовой (П4Г) 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 пенофосфогипсовых пазогребневых перегородок и стековых кашей. Разработаны технологический регламент и исходные данные на проектирование для АО "ВМУ" опытно-промышленной линии по производству эффективных стеновых строительных изделий на основе ФПГ.

Определено, что себестоимость производства пенофосфогипса в 3,4 раза ниже себестоимости производства пеногипса на основе гипсового вяжущего, получаемого на АО "ВМУ" ( расчет себестоимости производства выполнен для условий лромплощадки "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 /ОЯнаименований и приложений, содержит 161 страниц машинописного текста, 24 рисунка и .14 таблиц.

На защиту выносятся:

1. Научное обоснование механо-хишгческой активации ФПГ, результаты определения оптимальных параметров активации; техно-логическ&ч схема производства пенофосфогипсовых стеновых камней и перегородок на основе АФПГ; результаты оптимизации свойств пенофосфогипсовых изделий и основные зависимости меиду параметрами технологии и свойства}® пенофосфогипса на основе АФПГ.

2. Обоснование вида и дозировки добавки, позволяющей нейтрализовать вредные примеси ^О^ри др.) и ускорить процессы гидратации АШГ.

3. Результаты исследования возраста ФПГ, пригодного дая механо-химической активации.

4. Результаты опытно-промышленной апробации производства пеногшсовых изделий на основе АФПГ.

5. Экономическая оценка эффективности производства пенофосфогипса.

- о —

СОДЕРЖАНКЕ РАБОТЫ

Анализ преимуществ и недостатков основных направлений утилизации фосфогипса в наше.'! стране и за рубежом показал, что для использования его в строительном производстве наиболее перспективным путем решения данной проблемы является использование фо-сфогидса непосредственно как компонента строительных изделий, минуя стадию переработки на вяжущее. Использование фосфогипса в данном направлении возможно при активации его вянущих свойств. Известны работы по измельчению фосфогипса, прессованию, применению химических добавок, комбинированные способы и др. Однако из-за сложного аппаратурного оформления и дорогостоящего оборудования, применения дефицитных химических добавок, сушку или обжиг изделий предложенные методы и технологии не нашли широкого применения. Поэтому одной из задач работы являлась разработка технологии утилизации фосфогипса (в частности ФПГ, получаемого на АО "ВМУ") по упрощенной схеме при низких расходах энергии и минимуме технологических операций.

Химический анализ составов фосфогипса различных заводов показал, что по составу он относительно однороден, т.к. все заводы РФ работают на одном исходном сырье - апатит Кольского месторождения, а по содержанию основного вещества ЬС-форма Са^О^-ОД/ДО ) ФПГ не уступает гипсовым вяжущим марки Г-10 - Г-19 по ГОСТ 125 -79зк. Химический состав ФПГ с фильтра цеха экстракции фосфорной кислоты АО "ВМУ" и предельные отклонения в содержании основных примесей приведены в табл.1.

Приведены исследования физико-технических характеристик ФПГ АО "ВМУ", характеристики извести-пушонки, вводимой в ФПГ при механической обработке, характеристики пенообразователя для получения ПФГ массы.

Исследовались строительно-технические свойства ФПГ: дисперсность - методом воздухопроницаемости; плотность - пикнометриче-ским методом; определены насыпная плотность при различной влажности ФПГ и угол естественного откоса. Выполнены испытания стандартных образцов-балочек размером 4x4x16 см по ГОСТ 23789-79 со следующими изменениями:

- нами принят рабочий В/Г фактор для придания тесту из АФПГ рабочей консистенции, соответствующей расплыву лепешки 16 см;

Таблица 1

Пределы изменения химического состава ФПГ АО "ВМУ"

! ! Пределы изменения, % ¡Среднее зна-I Компоненты ФПГ д.______________________I чениб) £

! !минимальн.!максимальн.!

1 1,5 1,25

воД°РаствоР™°е 0,3 1 0,65

р общий 0,3 0,5 0,4

Р водорастворимый 0,15 0,3 0,22

СаО 39,5 40,5 40

во} 54 58 56

МгОз 0,03 0,07 0,05

РН 2 2,7 2,4

Влага общая 20 32 26

- определение прочности образцов, изготовленных из АФПГ рабочей консистенции, производили в возрасте 28 сут. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

В качестве добавки, нейтрализирующей вредные примеси и ускоряющей гидратацию АФПГ вводилась в ФПГ известь-пушонка (при механической обработке). Установлено, что введение гидроксида кальция в количестве, обеспечивающим повышение рН исходного ФПГ от 2 - 2,7 до рН не ниже 7, позволяет досягнуть глубокой нейтрализации водорастворимых примесей (табл. 3).

Исследования вида пенообразователя. (ПО) для композиции на основе механо-химически активированного ФПГ (АФПГ-щелочного) позволили рекомендовать окись алкилдиметиламша (окись амина), получаемую путем окисления алкилдиметила перекисью водорода ( ТУ 6-01-1038-75).

Предложено два метода получения пенофосфопшсовой массы:

1. Метод введения водного раствора ПО в АФПГ-щелочной.

2. Метод раздельного приготовления пены.

Таблица 2

Технические свойства фосфоподугидрата и А8ПГ АО "ВМУ"

! Мате-!Удель- !пысып- !Истин-!Нормаль-!Сроки схватыва-! Предел прочности, Ша ! I риал !ная по-!ная пленная !ная гус-!ния, ч ! в возрасте, сут !

! !верх- !тность,!плот- !тота ¡начало1 конец { при изгибе } при сжатии |

! !ность, ! !ность,!теста, ! ! -!-1-!-,-!

! ! ы /кг ! г/см3 ! г/см3! % ! ! ! I ! 28 ! I ! 28 !

®1Г 96-110 0,68 - 2,2 - - __ _ _ __

- 0,81 -2,3

АФПГ-

кислый - - - 37 - 40 4-5 8-10 2,2-2,9 4,4-5 5-6 15-19 АФПГ-

щелочной - - - 42-45 1-3 3-5 2,5-3,3 5-7 6-8 21-24

Таблица 3

Содержание водорастворимых примесей в ФПГ и АФПГ

¡Номер Содержание примесей, масс. % ¡Содержание фтора в !

!пробы ТгазовоЗ фазе над об!

исходный ФПГ !нейтрализованный !разцами нейтрализо-!

! АФПГ ¡ванного АФПГ в пе- !

р2°5 ; г ; р2°5 ; F Тресчете на НР,мг/м3! т t

1 0,4 0,12 следы 0,02 0,001

2 1,0 0,2 0,0017 0,02 0,003

3 1,3 0,21 0,0035 0,03 0,005

Согласно ГОСТу 12.1.005 - 88 П.Д.К. НР в воздухе составляет 0,005 мг/м3.

На основании полученных результатов предложено использовать для изготовления ПФГ смесей только свежий ФПГ (сроком хранения не более 1 сут). Использование фосфогипса-дигидрата (ФГД) в качестве наполнителя при изготовлении ПФГ из-за существенного снижения прочности материала признано нецелесообразным (рис.1).

Всж, МПа 2,5

1,5

'0,5

10 20 30 40 50 100

С, масс. % сухого ФПГ

Рис. 1 Влияние концентрации в смеси АФПГ-щелочкого ФГД и "старого" ФПГ на прочность пенофосфогипса плотностью 700 кг/м3: 1 - "старый" ФПГ; 2 - ФГД.

N Л

N к ч

2^ N

- 1G -

В естественном состоянии из-за присутствия малорастворылых в воде примесей ФДГ характеризуется очень замедленной гидратацией и твердением. С целью пробуждения вяжущих свойств необходимо подвергать ФПГ мехаккческол обработке. Исследовано влияние типа оборудования на прочность образцов из АФПГ (рис.2). Лучшие показатели прочности тлели образцы из ФПГ, активированного в скоростной лопастной вертикальной мешалке (СЛВМ), которая и была принята в качестве оборудования дош механической активации ФПГ в дальнейших исследовательских и экспериментальных работах.

ЕСЖ( Ша

20

15

10 5

0

/ г 3 4 5;

Рис. 2 Влияние типа оборудования активации ФПГ на прочность образцов из А5ПГ:

1 - шаровая мельница; 2 - СЛВМ; 3 - двухлопастной смеситель, лопасти ¿Т-образные самоочищающиеся; 4 - дезинтегратор; 5 - бегуны.

Теоретический и экспериментальный, анализ оптимизации процессов мехаяо-химической активации ФПГ показал, что в результате физико-химических процессов, протекающих в ФПГ при активации в СЛВМ существенно меняются его механические характеристики. В процессе скоростной обработки на поверхности частиц ФПГ возрастает влагосодержание, непрерывно обнажаются•новые активные поверхности, диспергируются ФПГ к известь-пушонка и гомогенизируется масса по содержании твердых компонентов и жидком фазы. При этот/, значительно увеличивается кккетшсй роста степени гидратации А^ПГнце-лочного (рис.З).

Исследовано влияние- дозировки гндр."жс:11,а калъцу.я (csepx pi; = 7 кэглозкцж ) па кпнеп-ку тъердэ:::-! из этх:

( рис• 4 ), Установлено, что дозировка С,Ул)9 заы:с1-.т от содержания

е-

ей

О)

и

Й ш 13 ш

Е-О

90 80

70

60 50

40

30

20 10

Ч

И л

1 3

14

28

60

Рис. 3 Кинетика гидратации ФПГ и АФПГ:

1 - необработанный ФПГ; 2 - АФПГ-кислый; 3

Время, сут - АФПГ-щелочной.

в исходном ФПГ свободной Р2°5»' в° всех случаях рН системы, для получения высокой прочности должен быть в интервале 10 -11,5, что достигается при введении 3 - 8 % извести (результаты, исследованные автором корреспондируются с данными, полученными ранее в АО "ВМУ").

25

20

15 10

5

О

42 У —}

V

/ т~

рН

11

9

7

5

3

5 7 10

Расход Са(0Н)2, масс. % сухого ФПГ

Рис. 4 Влияние дозировки извести-пушонки на рН смеси ЛФПГ и на прочность образцов:

1.3 и 5 - прочность образцов из АФПГ при содержании Р205 в исходном ФПГ соответственно 0,4; 1 и 1,9 %;

2.4 и 6 - рН смеси АФПГ при содержании РзОд в исходном ФПГ соответственно 0,4; 1 и 1,9 %.

Оптимизация технологически!! параметров активации ФПГ выполнена с использованием метода математического моделирования на ЭВМ; реализован четырехфакторны® композиционный план. В качестве независимых переменных приняты: длительность активации ФПГ (мдн)-

- Х^; интенсивность активации (об/мин) - Х^; В/Т - Х^; содержание изЕвсти-пушонки (масс, % ®Г) - Х^. Пределы варьирования переменных принимались на основе результатов предварительных экспериментов, прг этом Х^ изменялся в даапозонв - 5-15; ~ ^50 -

- 2250; Х3 - 0,42-0,48; Ц - 5-9.

После реализации описанного плана получено уравнение (I), характеризующее зависимость прочности АФПГ-чделочного от вышеуказанных факторов:

У = 21,3 + 1;ЗХ1 + 1,4Х3 - 6,ЗХ4 - 2х| + 0,7Х§ +

+ О.ТХ^з (1)

Оптимальное рецептурно-технологическое решение по прочности достигается при соотношении переменных факторов: = 10; Х£ = = 1500; Х3 = 0,45; б^Х,^. Полученный материал имеет следующие характеристики:

- средняя плотность - 1500 кг/м3;

- средняя прочность - 21 Ша;

- коэффициент размягчения - 0,44.

Исследована оптимизация технологии пенофосфогипса на основе' АФПГ-щелочного. Выполнено научное и экспериментальное обоснование оборудования для активации ФПГ (СЛВМ) и для приготовления пенофосфогипсовой массы с В/Г = 0,55 - 0,58.

На основании проведённых исследований рекомендуются следующие материалы для изготовления ЦФГ:

- активированное фосфогилсовое вяжущее на основе ФПГ - отхода производства фосфорной кислоты;

- известь-пуяонка - в качестве нейтрализатора и активатора фосфополугидрата;

- пенообразователь - окись алкилдиметиламина (окись амина);

- вода техническая.

Экспериментально установлено,' что необходимый расход ПО для изготовления ПФГ смеси составляет 0,05 - 0,08 масс. % ФПГ сухого.

Оптимизированная технология пенофосфогипса без предварительного приготовления пены предусматривает механо-химическую активацию ФПГ я СЛГ;'-" т. течение 10 кин, затем э емэсь непрерывно подаётся расчетное количество водного растзора окиси амина при постоянно /работающей мешалки. Струя водного раствора ПО направляется непосредственно к верхней лопасти мешалки. При этом в верхних слоях смеси образуется пеномасса, которая вспенивает весь объём системы. Смесь перемешивается в течение 2-3 мин до получения однородной, мелкспористой леномассы.

По данному методу получен ПФГ плотностью 900 - 1100 кг/м , прочностью 2,5 - 5,5 .'.Яа.

Экспериментальными исследованиями выявлено, что при применении данного метода:

1. Сло;шо стабильное получение ПФГ проектной плотности;

2. Необходимо увеличение расхода ПО до 0,1 - 0,15 масс. % ФПГ сухого при изготовлении ПФГ плотностью 700 - 800 кг/к^, что снижает прочность изделий. ■

Данный метод рекомендуется использовать для изготовления ПФГ плотностью 1000 - 1200 кг/ы^, при этом скорость вращения лопастей мешалки должна быть повышена до 1500 - 2500 об/мин.

В методе раздельного приготовления пены активация исходных материалов выполняется идентично первому методу. Затем из водного раствора окиси амина в непрерывном режиме готовится пена заданной кратности, которая подаётся в СЛЗМ и перемешивается с АФПГ-щелоч-ным в течение 1-2 мин до получения однородной, мелкопористой пе-ноыассы. Необходимый расход окиси амина составил 0,05 масс. % ФПГ сухого.

По данной технологии получены образцы ПФГ плотностью 700 -- 1100 кг/м^, прочностью 2,5-7 Lila.

Иетод раздельного приготовления пены использован в дальнейших исследовательских и экспериментально-производственных работах, т.к. сн исключает недостатки первого метода получения ПФГ и позволяет использовать мешалки с числом оборота лопастей 750 - 1000 в мин.

Исследована кинетика роста пластической прочности (Рт) пено-фосфогипсового сырца при различной температуре (рис.5). Установлено, что достаточное значение пластической прочности ПФГ массива для разрезки составляет 0,07 - 0,08 '¿Па, а для распалубки - 0,12 Ша. По данным рис.5 видно, что прогрев ПФГ массы при температуре 75 °С более чем в 2,5 раза сокращает время выдержки в формах.

Выполнен комплекс исследований по оптимизации параметров формирования ПФГ массы. Использован метод математического моделирования на с. применением математической теории эксперимента, для реализации которого сформулирован тр/b(факторный композиционный план. В качестве переменных приняты: ВД - Хт (0,52 - 0,6); концентрация окиси амина (ыасс. % от общего расхода вода) - Х^ (0,1 - 0,2); концентрации стабилизатора пены - клея *ыЦ (масс. % :ПГ сухого) - Х3 (0 - 0,3).

После реализации описанного- плана получено уравнение регрес-

сии (2), характеризующее показатель коэффициента размягчения (Кр) ПФГ средней плотностью 900 кг/м3:

У = 0,3 - O.OIXj - 0,3-Ю~2х2 - 0,1-Ю~2Х3 + I,7-I0~2xf -- 1,1-КГ2х| + I,7-I0-2X§ - 0,4-IO"2XJX2 " I.I'^A +

+ 0,I-I0-2X2X3 (2)

Оптимальное рецептурное решение достигается при соотношении переменных факторов: Xj = 0,56; 0,I$X2<0,I5; Xg = 0,075. Полученный ПФГ имеет следующие характеристики: средняя плотность - 925 кг/м3; средняя прочность - 5,5 МПа; Кр = 0,38.

Разработана методика проектирования составов ПФГ, которая включает определение требуемого расхода ФПГ, расхода воды и ПО для получения ПФГ заданной средней плотности.

Известно, что низкократные пены обладают хорошей текучестью. В связи с этим исследована возможность получения П$Г плотностью 450 - 500 кг/м^ для устройства самонивелирующихся литых теплоизоляционных подготовок под чистые полы. Были получены образцы ПФГ указанной плотности, прочностью 0,3 - 0,5 Ша.

Для возведения одно- трёхэтажных зданий получен П8Г плотностью 700 - 1100 кг/м3, прочностью 2,5 - 7 Ша. Исследована возможность возведения монолитных стен и перегородок из ПФГ массы. В полупроизводственных условиях выполнен фрагмент монолитной стены из ПФГ плотностью в сухом состоянии 900 кг/ы3, который заливался в опалубку высотой 40, 60 и 90 см. Расслаиваемость пеноыас-сы контролировали по изменению плотности и прочности образцов-кубов, выпиленных из разных мест по высоте массива. Изменение плотности пеномассы при высоте заливки 40, 60 и 90 см составило соответственно 0, 0,5 и 1,6 %. На основании этих исследований рекомендуется применение ПФГ массы для возведения монолитных стон малоэтажных зданий, при этом бетонные работы следует вести с разбивкой этажа здания на захватки-ярусы высотой 90 см.

Предложена конструктивная схема облегчённых пенофосфогипсо-вых перекрытий и покрытий для малоэтажных зданий. В основе предложенной конструкции принята конструктивная схема, разработанная Полтавским ИСИ для устройства облегчённых гипсодеревянных перекрытий и покрытий на основе гипсового вяаущего.

В работе исследованы основные строительно-технические свойства пеногипса на основе активированного фосфогипсового вяяотег°-

Прочностные показатели ПФГ определяли по ГОСТ 23789 - 79 и ГОСТ 10180 через 28 суток выдерживания в естественных условиях и при долговременном хранении. При этом образцы хранились в течение I года на складе и на открытой площадке. При хранении образцов на складе происходит некоторый рост прочности ПФГ, что связано с естественным снижением влажности материала, а также определённой гидратацией непрореагировавпего полугидрата. Атмосферное воздействие на образцы, хранившиеся на открытой площадке приводит к понижению их прочности, хотя внешнее состояние образцов оставалось нормальным: шелушений, сколов и трещин на поверхности не обнаружено. Важно отметить, что при хранении образцов на открытой площадке при естественном снижении влажности (при высыхании в летние месяцы) прочность образцов возрастает почти в три раза: от 1,3 Ша в водонасыщенном состоянии, до 3,8 Ша - при влажности 2 %. Поэтому несущая способность стены, защищенной от увлажнения, после высыхания будет соответствовать нормативной.

Для проведения испытаний на морозостойкость были подготовле-ны-б серий образцов ПФГ средней плотностью 900 кг/м^: - первая серия - без защитного покрытия; - остальные пять серий - образцы с защитным двухслойным покрытием следующих составов: силикатная краска; праймер; эпоксидный лак; силиконол Берг и лаккор-1. Полученные данные показали, что ПФГ плотностью 900 кг/м3 удовлетворяет требованиям ГОСТ по морозостойкости для неавтоклавных бетонов и соответствует марке 25. Поверхностная обработка образцов улучшает показатели морозостойкости, а лучшие результаты получены на образцах, поверхностно обработанных лаккором.

Выполнен анализ макроструктуры образцов П$Г плотностью 700 -- 1000 кг/м^, который позволил определить распределение пор в -ПФГ по размерам. В ПФГ плотностью 700 кг/м3 средний диаметр пор равен 0,41 мм, распределение пор по размерам двухмодальное, поры имеют сферическую форь(у, нарушений сплошности стенок пор не наблюдается. С повышением средней плотности ПФГ средний размер пор снижается и составляет для плотности 1000 кг/м3 - 0,27 мм.

Коэффициент теплопроводности П<ЕГ определялся по ГОСТ 7076, отбор образцов по ГОСТ 10160.

Результаты определений строительно-технических свойств ПФГ

приведены в табл. 4.

Таблица 4

Строительно-технические свойства ПФГ стенового камня

Характеристика

! Единица ! Показатели при ! ! измерения! средней плотности,'

Средняя плотность Прочность: при сжатии

! I кг/м3_!

! 1 700 ! ПОР 1

кг7м3 700 1100

Коэффициент размягчения Морозостойкость Средний диаметр пор

при изгибе

Ша 2,5 7

МПа 0,9 3

0,28 0,43

цикл 15 25

мм 0,41 0,27

Теплопроводность (для П®Г

плотностью 900 кг/м3) Вт/м °С 0,23 - 0,24

Согласно данным табл. 4 ПФГ стеновые камни вполне удовлетворяют требованиям стандартов для стеновых камней для малоэтажного домостроения.

Разработаны технические решения линии по производству пеногипса на основе активированного фосфогипсового вяжущего и проведена опытно-промышленная апробация технологии.

Создана опытно-промышленная линия и выпущена партия стеновых пазогребневых перегородок и камней размером 390x190x190 мм.

На основании опытно-промышленных исследований спроектирована технологическая линия по производству ПФГ для условий цеха экстракции фосфорной кислоты АО "ВМУ". Разработан технологический регламент на производство ПФГ.

Расчёты показали, что себестоимость пенофосфогипса в 3,4 раза ниже себестоимости пеногипса на основе вяжущего марки Г - 10, получаемого в цехе изделий из фосфогипса-дигидрата на АО "ВМУ" (расчёт себестоимости производства пеногипса выполнен при составлении исходных данных на проектирование опытно-промышленной линии по данным цеха экстракции фосфорной кислоты и цеха изделий из фо~ сфогипса-дигидрата АО "ВМУ" в ценах апреля 1995 г).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В России ежегодно в различных регионах складируются в отвалы более 3 млн. т ФПГ - отхода производства фосфорной кислоты, получаемой полугидратным режимом экстракции. Поэтому разработка технологии утилизации ФПГ в эффективные строительные изделия актуальна и имеет большое народохозяйственное значение.

Данная проблема также остро обозначена в Республиках Украина и Беларусь.

2. Установлено, что механо-химическая обработка активизирует вяжущие свойства ФПГ и открывает возможность его использования в качестве минерального вяжущего. Теоретический анализ показывает эффективность использования активированного ФПГ в технологии пеногипсовых изделий, получаемых минерализацией низкократных пен.

3. Механо-хишческую обработку ФПГ предложено выполнять в скоростном смесителе с вертикальным валом, с числом оборота лопастей 1500 в мин. Установлена качественная и количественная зависимость активности АФПГ-щелочного в плотном и поризованном телах от технологических и рецептурных параметров активации.

4. Оптимизация технологических параметров активации ФПГ позволила получить плотный материал на основе АФПГ-щелочного прочностью при сжатии до 27 МПа с коэффициентом размягчения - 0,53.

5. Разработана технология пеногипсовых изделий на основе АФПГ-щелочного. Исследована кинетика набора прочности ПФГ и предложены способы её регулирования. Установлено, что распалубливать изделия, твердеющие при нормальной температуре можно через 8-1О ч, а твердеющие при температуре 75 °С - через 3 ч.

6. Разработана методика проектирования составов ПФГ, включающая определение требуемого расхода ФПГ, расхода воды и ПО для получения ПФГ заданной средней плотности.

7. Оптимизированы'условия поризации АФПГ-щелочного и получено уравнение регрессии, описывающее зависимость основных свойств пеногипса от параметров производства. Определены граничные условия получения стеновых пеногипсовых изделий из активированного фосфогипсового вяжущего, соответствующих требованиям ГОСТов:

Марка по плотности.....Д700 - Д1Ю0

Марка по прочности.....М25 - М75

Морозостойкость ........FI5 - F25.

8. С использованием современных методов исследований установлено, что пенофосфогипсовые стеновые камни экологически безвредны и удовлетворяют требованиям стандартов для стеновых камней для малоэтажного домостроения.

9. В условиях АО "В:.1У" создана опытно-промкшлекная линия по производству ПФГ и выпущена партия стеновых камней и перегородок .

10. Разработан технологический регламент и выданы исходные данные АО "ВМУ" на проектирование линии по производству ПФГ стеновых изделий в цехе экстракции фосфорной кислоты.

Проведённое технико-экономическое сравнение показывает, что себестоимость пенофосфогипса в 3,4 раза ниже себестоимости пеногипса на основе гипсового вяжущего марки Г - 10, получаемого в АО "В!.5У".

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

I. Меркин А.П., Багдасаров A.C., Артомасов Б.А., Устимен-ко О.В. Пеногипс на основе фосфогипса /( Строительные материалы. - № 4 - 1995. - с.13-14.

Z. Меркин А.П., Багдасаров A.C., Зудяев Е.А., Устименко О.В. Механохимическая активация фосфогипса для получения строительных изделий // Химическая промышленность - (статья принята к опубликованию редакцией яофнала).