автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Стеклообразование, кристаллизация и свойства стекол на основе каолина, фосфогипса и хвоста меднообогатительной фабрики

О 8 АВГ »

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИП ИНСТИТУТ

На правах рукописи

УДК 666.11.01

АЗИЗХОДЖАЕВА Мукаррам Маджидовна

С Т Е КЛ О О Б РАЗ О В А Н И Е, КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ И СВОЙСТВА СТЕКОЛ НА ОСНОВЕ КАОЛИНА, ФОСФОГИПСА И ХВОСТА МЕДИООБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ

Специальность 05.17.11—Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОР ЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ — 1994

Работа выполнена в лаборатории химии силикатов Института химии Академии наук Республики Узбекистан.

доктор химических наук, заслуженный деятель науки Республики Узбекистан, профессор СИРАЖИДДИНОВ Н. А., доктор технических наук, старший научный сотрудник ИРКАХОДЖАЕВА А. П.

доктор технических наук, профессор ЮНУСОВ М. Ю., кандидат технических наук, старший научный сотрудник ГАФАРОВА Д. К.

Ведущая организация: Ташкентский Архитектурно-строительный Институт.

Защита диссертации состоится ^ сентября 1994 г. в {2°* час. на заседании специализированного Совета Д 067.24.24 в Ташкентском химико-технологическом институте (700029, г. Ташкент, ул. Узбекнстанская, 15).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТашХТИ (ул. Т. Шевченко, 1).

Отзывы и замечания, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 700029, Ташкент, ул. Узбекистанская, 15, Ташкентский химико-технологический институт, ученому секретарю специализированного Совета Д 067.24.24.

Автореферат разослан « » 1994 г.

Ученый секретарь

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

специализированного Совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На.современном этапе развития строй -индустрии одной из важнейших проблем является поиск новых и эффективных строительных материалов,имеющих требуемые физико-механические и химические свойства.При этом особую актуальность приобретает в их производстве использование вторичных сырьевых ресурсов и различных отходов промышленности,количество каторых в последние годы непрерывно возрастает и оказывает определенное • влияние на.экологическую обстановку промышленных регионов. Одним из эффективных способов переработки отходов промышленности является получение на их основе строительных материалов,в частности, стекол и стеклокристаллических материалов.Потребность народного хозяйства в учнчейни- и износостойких стеклокристаллическкс материалах непрерывно возрастает,что требует создания «.увеличения IX производства путем внедрения прогрессивных технологий-с сироким 'использованием промышленных отходов.В связи с этим особый интерес представляет использование отходов химических и гор-нометаллургическйх производств-фосфогипс и флотоотходов меднообо-гатительных фабрик.Нами поставлена задача-изучение композиции фосфогипс-каолин-флотоотход меднообогатительной фабрики по хипь ческому составу приближающийся к тройной системе ЗЮ^-А^Оз-СаО. Известно,что данная система охватывает составы многих видов строительных материалов,з том числё стекол и стеклокристаллических материаяов.разработка эффективных способов получения которых требует более широких исследований процессов плавления,стекла-образования и кристаллизации.

. Кроме того особый интерес представляет такие,изучение свойств стекол данной систе?.<ы с применением методов математического планирования эксперимента,что может служить одним из научных методов в разработке новых составов промышленных отекал с заданными свойствами с использованием отходов про?лсплекшх предприятий.

. Цель работы состоит в:

- изучении процессов стеклообразовакия н кристаллизации в системе фосфогипс-каолин-фяотоотходы меднообогатительной фабрики и выявлении области оптимальных составов,на основе которых возможен синтез стекол и стеклояристоллгеескж материалов с задан- , ними свойствами:

- изучении процессов стеклс^-разования,протекающих при нагревании шихт в композиции каолин-фосфогипс;

- изучении процессов стеклообразоваиия,протекающих при наг-реваниии шихт в композиции фосф о гипс-отходы МОФ;

изучении возможности использования симплекс-решетчатых планоз Шеффе для изучения закономерностей изменения свойств стекол в зависимости от состава;

- исследовании влияния состава исходных компонентов шихт на области стеклообразоваиия,процесс плавления шихт,кристаллизацию стекол,их структуру и свойства;

- изучении физико-химических свойств стекол,структурных особенностей,склонности к кристаллизации,фазового состава при термообработке в зависимости от га состава;

Научная новизна работы заключается в следующим:

- исследованы химико-минералогический состав,технологические свойства и высокотемпературные фазовые превращения,протекающие при термической обработке исследуемых отходов;

- впервые систематически исследованы процессы стеклообразова-ния,кристаллизации,свойства и структура стекол,синтезированных на основе композиций: каолин-фосфогипс; фосфогипс-флотоотходы медно-обогатительной фабрики (МОФ); каолин-фосфогипс-МО®.

- изучены физико-химические и технологические свойства стекол и выявлены закономерности изменения свойств от состава и режима термической обработки;

- использование симплекс-решётчатых планов Шеффе подтвердило экспериментальные данные, полученные для системы: каолин-фйсфогипс отходы МОФ в зависимости .диаграмм:"Состав-плотностьп,"Состав-тер-мический коэффициент линейного расширения"/'Состав-термостойкость' "Состав-кислотостойкость","Состав-щелочестойкость","Состав- микротверд остья,"Состав-показатель преломления";

- установлена конкретная область,составов стекол,позволяющих получать стеклокристаллический мятзриял без введения инициаторов христаллизации;

- разработана бесщелочное и мало",елочное стекло с использованием отходов производств;

■ . - научно обоснованы возмсасясати и пзреспективы практического применения результатов исследований ка основе полученных результатов,разработаны новые составы счекгокристаллитовык плиток из

недефицитного сырья.

Практическая значимость работы. Полученные результаты комплексного исследования системы фосфогипс-каолин-флотоотходы МО$ наряду с научной значимостью представляют практический интерес для широкого использования прстталенных отходов химических и горнометаллургических производств в производстве стекол и стеклокрис-таллических материалов.Выявлена обширная область оптимальных составов,на основе которых возможен синтез стёкол и стеклокристалли-ческих материалов.Рекомендованные составы стекол испытаны в полупромышленных условиях в НПО "Силикат",

Установлено,что результаты испытания закристаллизованных стекол соответствуют требованиям ГОСТ а 19246-62. Ожидаемый экономический, эффект от применения предлагаемое составов около 734 тысяч рублей в год.(в ценах 1990 г.)

Апробация работы.Основные результаты,изложенные в диссертационной' работе, докладывались и обсуждались на: Всесоюзной конференции "Биотехнологические и химические методы окружающей среды',' (г.Самарканд,1968г.)¡Всесоюзной конференции "Физико-химические основы переработки бедного сырья и отходов промышленности при по-пучении жаростойких материалов" (г.Сыктывкар, 19Ь9 г.');ежегодных конференциях молодых ученых АК РУз.(1966-1993 гг.); республикански научно-практической конференции молодых ученых и специалистов ¡Фергана,' 1966 г.);научно- технической конференции "Экологические фоблемы автодоротсного комплекса и промышленности республики и 1ереспективы их решения" (г.Ташкент,1990 г.){всесоюзный семенар-ювещания по проблеме реализации "Государственной программы охраны жружающей среды и рационального использования природных ресурсов ¡ССР на 1991-1995 годы,и на' переспективу до 2005 года" (Алмалык, 991 г.).

Публикации.По теме диссертации опубликовало II статей и поучено одно авторское свидетельство СССР.

Структура и объем работы.Диссертация состоит из введения, глав, общих выводов,списка литературы,приложения.Содержание аботы изложено на 154 страниц машинописного текста,содержит 53 исунка и 21 таблицу.Список литературы включает 119 наименований течественной и зарубежной литературы.

ХАРЛП'ЕРИОТИКЛ ¡'СХС^К ШЕРЯ/иХЗ V КЕТОДНКЛ ПР0ЩД51;'Ш ЭХСШРП.ЕЬТОИ

Объектами исследования являлись фюсфогнпс Ллмалыкскогл химического завода и отход медносбогатителъной фабрики Ллмалыкскогс гсрнометаллургического комбината (АГШ) табл.1

Таблица I

Химический состав исходных натер пал г, п.

матеры! ва^А!^ СаО Щд \nm\z

■!>осфогипс 13,01 25,2 0,71 0,25 39,71 99,4

0,94 2,21 0,29 1,31 17, СЬ

Лигренский

кас шн 62,15 1,01 1,52 1,С0 0,12 100

(необогаа.) 22,1 0,1 0,3 - 11,12

Фл ото отход

модных руд 62,92 1,94 6,01 4,54 5,93 99,6<

(к&г) п,ьэ 1,5Ь 0,91 - 4,00

Фос^огипп Алмяликского химического паведа-легкокемкущий материал серого цвета с шелковисты.! блеском.Малсувла.чнённый материал представлен комками,слагающимися в рьгхлую массу с межкемко-выми пустотами.В висушеннсм виде ото мелкодисперсный порошок..

Химический состав фосфогкпса довольно постоянен и в основна-; содержит двуводный гипс с примесью кремнезема,а также незначительные количества Рз^ , (^^з-Расчетное количество двуводного гипса Ь7-9о Температура плавления фосфогипса - 1430 °С. На рентгенограммах наблюдаются в основном линии дифракционных максимумов в двуводного гипса со значениями мсжплсскостных расст яний: <1=0.750;0.425;0.37Ь;0.304;0.2Ь6;0.267; 0.189 нм. и линии кварца: ¿=0.333;О.214;0.221;О.1ЕО нм.,который составляет основную массу примессй.Показатель преломления: /У^ 1,527 , Д/р= 1,524

Результаты рентгенографического,петпаграфичоского и дифференциально-термического анализов подтвеп" цоют наличие отмеченных вило минералов.

Флотсотход мепнообогатительной Фабрики (LiOI>) Алмалыкского горнометаллургического комбината (ЛГШ)-темносорого цвета,образуется при обогащении медьсодержавей руды,представляет собой алюможелезистое силикатное соединение.Результаты анализов показали,что химический состав проб отхода ¡/¡ОФ,полученного d разное время года,практически одинаков.Пробы характеризуются относительно высоким содержанием SiO^,достигающего до 62,91 ^.При действии 10 % HCl исследуемые образцы вскипают,что указывает на наличке карбонатов.

Флотостходн MOS fj.is.ot тонкодисперсный гранулометрический состав. Температура' плавления флотоотхода 1220-1230°С.

Основными минеральными компонентами исследованных отходов являются кварц (цо 41 %).полевой шпат (до 9 %),гидрсслюда (до 22%), а таюхз содержится около 3 % гипса,карбонатов кальция и магния.

На рентгенограммах флотоотхода МФО, обеденного при различных температурах обнаруживается характерные макс имумы кварца и гематита. С повышением температуры линии кристаллических фаз увеличиваются.При IIÜÜ°G уменьшается интенсивность рентгеновских рефлексов гематита и при 1200°С остаются только линии кварца,что связано с растворением его в образовавшейся кидкей фазе блогодаря присутствию примесных попов.

Дифференциально-термические и ИК-спектроскопические исследования показали,что в отходе присутствует в основном кварц.

Стекла синтезированы в электрической печи с силитовыми нагревателями в шамотных и ко-ундовых тиглях объемом на 200-300 г. Гемпература варки на 50°С превышала температуры ликвидуса для какого состава.Время выдержки при максимальной температуре соответствовало 1-2- часа,после чего часть раллава выливали на стальную гластину и часть в холодную воду.Стекла отжигали при 550-650°0. 1ри этом получалась однородная и прозрачная стекломасса,зеленного, гемно-коричневого и черного цветов,в зависимости от состава шихты.

Физико-химические и механические свойства образцов определяли ю стандартным методикам и ГССТ ам:

Плотность исследуемых образцов определялась пикнсмэтрическим лотодом в толу в. Величину плотности образцов расчитывали по ['.ермуле: (Pj-Pty

d=P3.(PrP).P7

d - плотность, кг/'iP

P - вес пустого пикнометра

Pj- вес пикнометра со стеклом

?2~ вес пикнометра с толуоле;.!

Р-з- вес пикнометра со стеклом итслуолом

. о 1 " 1

- удельный вес толуола -О,ЬЬ7 г/см"

Химическая устойчивость определялась в соответствии с ГОСТ 10134.2-62 - ГОСТ 10134.3-4,2

Копффпциент линейного термического рапшипшкя (iüi'I'P) образце» измеряли на -дилатометре ДОВ—4 с точностью до 0,6 ю'^грацТ*. Отсчет измерений производили с помощью индикатора часового типа с ценой деления 0,001 мм.Температуру регистрировали хремельалюми-невой термопарой.

Микротпердость измеряли на приборе ЩГ-3,снабжении-.; четмрехгдо* ной алмазной пирамидой Виккерса с нагрузкой ICO г.

Термостойкость образцов определяли в соответствии с ГОСТ 25535-62.

Показатель светопреломления. Измерения производили с помощью поляризационного микроскопа ЫУН-8,ь иммерсиошлпс жидкостях.

Кристаллизационная способнос.ть синтезированных стекол изучалась по известному методу массовой кристаллизации в силитовг.П печи.

Термические превращения d стеклах изучали с помелья рентгене-фазового анализа (дифрактометр ДР011-0,5) и дифференциально термического £шавиза(Ввнгерский дервотограф системы Ф.И&улик, И Л1аулик, Л'.Эрдей).

Изучение структуры стекол производили методами оптической и инфракрасной спектроскопии (спектрофотометр VP - 20).

КЗДЗДОШШ СИОГЕЫ Ф1Х:50ГИ11-^-КАШКН-ФДОГООГХОД шддашгюъвдмл ФАБРИК.

С целью изучения областей и условий стеклообразования,возможностей получения стеклообразним мат >ггиалрь на пене:!;; отходов произ водств (фосфогипс,М0$) прпгстовлона серил сяштнкх ¡;а;с.

.Изучен комплекс свойств синтезирош.пиьк стекол в система кааяин-фосфогипо ;фосфог!'::;г:-с1>; ->пн |Д'> и фосфорип>-:--е.слин-МО$.

По?:Учвнкз стокол на ознсзз ко"лрз»и?,и втор^сного каслина и шостогипса. На основе двух ста отходов получены новые стекла, отаичаэдкзся от другю-: составов улучшениями физико-механическими и химическим:: свойствами. Слт:"'алы;ыэ составы, содержали (тс.%): 40 каолин 4- 60 фосфогипс, 50 кас-ллн + 50 фосфогипс, 60 каолин + 40 фосфогипс. Стекла варили з печи со оилитсвкми нагревателями, температура рзрки п другие физико-химические, сзойстча приведены в ааблицэ 2;

Таблица 2 2;'зпкс-х!с,!ическ;"з спсйотса. стекол,полученных из каолш!£ и фосфогипса.

Образца с-гзисл

Параметры К-2 : К-3 : К-4 .

Температура варки, °С 1500 1450 1450

Показатель преломления 1,537 1,561 1,570

Химическая устойчивость, мг/дм~2 к бн. НС1 г. Хн. Д'аСН + 1н. /Уа2С03 ■ 0,82 76 0,50 80 . 1,10 98

Плотность, кг/м^ 2703 2684 2676

КЛТР, ¿•КГ? град-1 50,92 61,67 73,02

Термостойкость, °С 255 240 • Х90

''ккротзердссть при нагрузке 10С0 г, кг/м2 * 662 '661 ,588

С увеличением количества каслпгомхх. отходов з скхтз стекла возрастает с сдержанна и АХ^Од с стеклсмассо. Снп станов-

ятся более тугоплавкими, КЯГР сн;г-аотсл, а минротвэрдость,термостойкость, плотность возрастают. Образцп седсрзжв-:э ^зиьзее кг.ппсство фосфсгипса становятся узтсР/чигл:!! (табл.2).

По даккал г/ентгсисфаз се ого анализа устш-;сзлено,что гсэ го-. следсг.сьнме со^тгны пспасали значительную сглнпюсть :< зпз;?с~ •"оллкзации в гатервале температур 9СО-ХЗОО °0

15а рентгенограммах сбраоцез ссе:: ксслсу-у ;л®х сееглзсо злярве-

таллизованных при температуре 1100 0С,набл;эдаатся интенсивные дифракционные максимумы волластонита,псевдоволластонита и анортита. С увеличением содержания фосфогипса интенсивность максимумов анортита и псевдоволластсннга возрастает (состав К-4,К-5,К-6). Характерно,что в образцах с большим содержанием (60-60 %) фосфск гипса образование анортита и волластонита протекает более интенсивно, чем в составах с меньшим его содержанием.

Проведенные исследования влияние фосфогипса на процессы кристаллизации и физико-химических свойств образцов позволили выявить оптимальные составы и режим термической обработки которые могут йыть рекомендованы как основа для получения стеклообразных материалов.

Получение стекол ка основе фосфогипса и отхода мепнообогятн-тельной фабрики (МОЕ). Для исследования областей стеклообразова-ния в композициях фосфогипс-М05 было сварено 9 составов стекол содержащих в мае.%•. фосфогипс 10-90 М05 10-90

Варка производилась в восстановительной среде с использованием угля в количестве 5 % от массы фосфогипса.Стекло было прозрачным и имело темно-коричневый и черный цвета,в зависимости от содержания сырьевых матерналов.Составы М-4,М-5,М-б хорошо проваривались при температуре 1400 °0.

Проведенные исследования зависимости свойств от состава показали,что с увеличением содержания фосфогипса-уменьшается плотность и микротвердость,а КЛТР возрастает и соответственно понижается термостойкость образцов.

Повышение содержания фосфогипса приводит к ухудшению сопра-тивляемости стеколь к разрупагащему действию кислотных и щелочных растворов (табл.3).

Все исследованные составы показали значительную склонность к кристаллизации в интервале температур 900-1250 °С.Основной фазой кристаллизации является анортит и волластонит.

На кривых ДГА у стекга этой серии лояпляюся два экзотермических эффекта при 1020 и Ибо ^.характеризующихся образованием двух кристаллических фаз (анортита и волластонита).

И{-спактры всех исследуемых образцов стекол похожи друг на друга.

Таблица 3 ■Физико-химические свойства стекол из фосфогипса и отхода медных руд

Образцы стекол

Параметры

1.1-4 : Ы-5 ; ; М-6

1450 ■ 1400 1400

1,551 1,567 1,561

2654 2635 2627

0,63 0,94 1,14

61 Ь5 101

69,10 71,73 73,14

200 190 1Ь0

Температура варки, °С ' Показатель преломления Плотность, кг/м

Химическая устойчивость, иг/дм-2 к 1Н. НС1 к 1н. //аОН +• 1н. Д^СОд КЛТР, А- ю-7, град"1 Термостойкость, °С

Микротверд ость при нагрузке 100 г, кг/м2

738

692

664

Получение стекол на основа системы фосйогипс-каолин-Дшото-отход мвцносбогатительной Фабрики. Составы исследуемых шихт для синтеза стекол охватывали широкую область в системе: 30-60 % фосфогипса, 10-50 % каолиновой глины, 10-50 % MOS (рис.1).

Установлено, что при увеличении в исследуемых составов сод-держшия фосфогипса за счет флотоотхода меднообогатительной фабрики область прозрачных и не кристаллизующихся при выработке стекол расширяется и смекается в сторону снижения концентрации каолина, что связано .с увеличением тугоплавких оксидов в составе исходных шихт.Составы, содержание 40-60 % фосфогипса,обладали хорошими варочными и выработочными свойствами.

Результаты определения физико-химических свойств полученных стекол показали (табл.4),что КЛТР с увеличением фосфогипса равномерно повышается в широком диапазоне,при этом соответственно наблюдалось понижение термостойкости полученных стеклообразных образцсз.Полученные стекла обладают повышенной химической стой-

костью и принадлежат к II гадраяпткц'/'коиу классу.

КАСШ15!

MOI> ФОСФСГШС

Рис Л Область стеклообраэования в системе фосфогипс - каолин- М05

О - .прозрачное стекло ф- частично закристаллизованное ф- закристаллизованное

Изучение кристаллизационной сгособности исследуемых стекол в температурном интервале 800-1300°С при экспозиции 1ч. покапало, что с повышением' концентрации фосфогипса,склонность их к кристаллизации возрастает.При этом прослушается смоление нижнего продела видимой кристаллизации в сторону более низки;: пн&-чений температур.

Вид кристаллических фаз,обязующихся в результате термообработки стекол определяется в оснсвнс«: содержанием огскдоя коли~ ция, кремния и алюминии.

Т а б л и ц а 4

Физико-химические свойства стекол на основе системы фосфогллс-каодин-ЫФ

Параметры : Образцы стекол

: ¡;з : !."7 : : )Л0

Температура варки, °С 1450 1450' 1450 1400

Показатель преломления 1,552 1,561 1,564 1,567

о Плотность, кг/м 2666 26Ы 2691 2691

КЛТР, сМ0-.7град.-1 Ь0,25 62,32 55,42 66,99

Химическая устойчивость,

мг/дм~2 к 6нЛ!С1 0,Ь5 1.С2 0,Ь4 1,06

к 1н. /УаОН + /Уа2С03 61 94 Ь5 56

Термостойкость, °С 160 240 255 200

о Ыикротпердость, кг/м 655 65Ь 66-1 652

Для направленного изменения свойств стекол в зависимости от . состава нами были проведено математическое моделирование мете-тодом симплекс-решетчатого планирования.

Полученше нами модели позволяют провести исследование свойств стекол в композиции фиефогипс-каолин-МОФ,без проведения Н8.туркых экспериментов с использованием математического моделирования. Получены данные по зависимости "состав-плотность"; состав-КЛТР ; "соствв-термостойкость" ; "состав-кислотостой-кость" ; "состав-!делочестойкость" ; "состав-микротвердость" ; "состав-показатель преломления".

Аналиь полученных диагр&чч "Состав-свойства" позволил установить, что стекла содержащие большее кглическтво фосфогипса обладают пониженной химической устойчивостью (от 0,76 до 1,61 мг/дч"~ при обработке 6н. Н(Л) ,микротвердостьто (¿27-66-1 кг/м**) и высоким коэффициентом линейного термического расширения (55, ■12-76,25 Ю~7град.).

В процессе изучения зависимостей свойств стекол системы от состава установлено, что характер зависимости не для всех изу-

' Риз.2 Изолинии расчитанных значений свойств стекол системы фосфогипс-каоЛин-ЫОФ

• а) Плотность, кг/м3 5 б) Ю1ГР Ю-70^1 ;

р

в) Кислотостойкссть, мг/дм ;

г) Щелочестойкость, мг/дм~^: . д).Ыикротвердосчь, кгДг.

ценных свойств одинаков.Для такта свойств,как химическая устойчивость,микротвердость и KJFIP отличается довольно сложный характер зависимости.На соответствующих кривых отражающих зависимость свойств от состава,имеется перегиб (рис.2).

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ФОРМИРОВАН!® СТРУКТУР СТЕКСЯ СИСТЕМЫ Ф0СФ0Г.Ш0 - КАОЛИН - ОТХОД! MOS. ■ •

Результаты п.о исследованию процесса кристаллизации были по-' лучены путем термообработки образцов в температурном интервале 800-1200 °С (через каждые,50°С) с выдержкой 3 часа.

Исследование физико-химических процессов,происходящих при кристаллизации образцов.из опытных стекол,проводили методом рентгенофазового,комплексного термогравиметрического,петрографического и 1*К-спектроскопического анализов.

Анализ рентгенограмм образцов закристаллизованных стекол составов №3, №7,. !Г8, и №10 при различных температурах показал, что основной кристаллической фазой является анортит. С повышением температуры кристаллизации интенсивность линий анортита увеличивается и при температуре кристаллизации 950-1000°С начинается образование линий волластонита.

На кривых нагревания ДГА зафиксирован экзотермический эффект в составах: №2 при Ю40°С; № при Ю25°С;. ,'¿7 при 1000°С характерный для кристаллизации анортита. Кристаллизация волластонита сопровождается вторым экзотермическим эффектом: ?К> при 1000°С, !!6 при II30°C, Wf при П80°С, № при II60oC.

Изучение процесса формирования структуры закристаллизованных стекал при температуре.1000 и П00°С проводилось петрографическим анализом. Установлено, что структура неоднородная, основная масса образована зачаточны?.! анортитом с показателями" преломления //g =1,589; /Ур =1,576. Среди основной массы встречаются отдельные зерна волластонита с показателями преломления =1,65; А/р =1,63.

Электронно-микросксшгческие исследования микроструктуры образцов показывает, что основные элементы структуры - это многочисленные хаотично расположенные кристаллы: призматпчес-кие-аяортита (1,2-1,5 ммк), таблитчатие-волластонйта (3,55,0 мкк), скрепленные стеклом.

■С; : - ,

По "ере увеличения ссдер.глкня отхода МОФ за счет уменьшен« каолина количество кристаллически фаз возрастает (составы ¡;7,Ш).

В результате петрогре/рического.рентгенографического и элек-трс:тсм;:кроскопичеокого исследозаннл структуры закристаллизованных стекол установлено,что коначггь-чи продуктами являются анортит и Батластояит,обуслсЕЛ1;Бг."ч1;е высокие показатели механически и технологически 'свойств етеклокристаллических материал ов.

(шгк0-пра,!ьгшштсй ИСШТАШ ПОЛУЧЕНШХ СГШОШОТМЛИГОШХ плит.

Анализ далных по изучен;» процессов стеклообразсвання,кристаллизации, структуры и свсйсте стекол системы каолкн-фюсфогипс-стход иСФ позволил устаноз:;гь,что в системе существует обширная область составов,на основе которых возможен синтез стекат для стеклокристаллических материалов из недефицкгного сырья. Вабор ссс-тага определяется наличием сырья и областью применения стекая.

О целью определения спткмальн-^х составов для получения стеклокрксталлита архитектурно-строительного назначения синтезирован состав стеэда.

Длл проверки результатов лабораторных исследоганий проведено 01шт:'0-про!.йаченнов кзпутаниз стекол в НПО "Силикат" слс-дусаего состава штаты (мае. %)\

Сосфогипс • 42

Каолин• 8

ног 17

Песок 15,5

Пел 12,5

Кайтсзская схра 4

Е-ихн сварены в лабораторной сглитовсП печи в количестве 10 га1 '.'•ркла. Результаты варки полизали,что ссстаэ обладает хороший о;еи,;и и выр&бототаида сасЯгтвс-ли.Еарку етзкат осуществляли при Ю1'т;с:атурз 1400 °С в асзсапнсг;кхельной среде с к!дер~кс;< при 1:а.'?сйгаг.ьнсй температура I чдс..С,..аренщз стекла вьупшади 3 усгу д,1л грануляции гаожих <}рша;1:Г..С?вкло1£Ш|у.Ея? юас>ъйвали исдьоргсли предо цигседьксму грубиу измэ.-:ьчзяих>.П?и крчег&л-л:оацпи охз1;сл г.спо^зог.ал:; ассок 1$ургалчииского ;.!есгсро~дон;:н. {Ъотнояены песок : сгзгло 20:60. В форг.у сисыяали гранула?

смешанный с 20 % песок 'Головиной 5 мм и сверху заполняли гранулами стекла.

Изделия проходили термообработку по ранее разработанному режиму в тунельных печах.При максимальной температуре кристаллизации 880°С изделия выдерживались в течение 3 ч..постепенно проходя на вагонетках стадию охлазденил.В таблице 5 приведены основные физико-механические и химические свойства стеклокристаллитових плиток.

Таблица 5 Свойства стеклокристаллитових плиток, полученного в производственных условиях.

1 Показатели : Опытный . состав :Производственный "состав !ту 21 704-90

о Плотность, кг/м 2652 2260 -

о Микротвердость, кг/м 684,95 -

Морозостойкость, ЦК. 94 - 150 БО-ЮО

Термостойкость,цк. 120 - 60

ТКЛР а-Ю^град"1 74,7 110,2 60-100

Истираемость, г/ы*" 0,03 0,03 до 0,0В

В результате производственного опробования выявлено,что. технология производства закристаллизованных стекол (плит) не требует изменений технологической схемы.физико-технические параметры полученных стеклокристаллитових плиток (морозостойкость, ист1фаемоеть) отвечают требованиям ТУ 21 704-90,для производства стеклокристаллитових плиток.

ВЫВОДЫ

I.Изучены химико-минералогический состав и свойства фосфо-гипса Алмалыксксго химического завода и флот о отхода ыеднообога-тительнсй фабрики (?.Ю5) АРМ. Пров еден о физико-химическое исследование процесса термического превращения указанных алсмосили-катов и продуктов их термообработки на различных стадиях обжига.

По результатам полученных данных составлены и изутеш раз-

личные композиции на основе исследуемых алюмосиликатов с целью разработки оптимальных составов стекол и стеклокристаллических материалов.

2.Методами ДГА.рентгенофазового и микроскопического анализов, кзучешд процессы кристаллизации синтезированных стекол в ксмлоз ициях: каол ин-фосфогипс, фосф ог* л от оотх од ЫСФ, каол ш-фосфогипс-флотоотхсд 1! ОФ. Полученные данные свидетельствуют о слсш'ом характере процесса кристаллизации,сопровождающегося образованием закристаллизованных стеклах анортита и волласто-нита,а такке наличием остаточной стеклофазы,заполняющей промежутки ме;зду кристаллами указанных соединений.Показано,что изменением условий термообработки можно получить стеклокристалли-ческке материалы с различной химической и термической устойчивостью и механической прочностью.

3.Определена область стеклообразования в системе каолин-фосфогипс-флотоотход медносбогатктельной фабрики АГЫК при температуре варки 1400-1450°С.Установлено,что однародше стекла мокно получить при выборе определенного состава,времени и температуры термообработки.

4.Проведено математическое планирование эксперимента методом симплекс-решетчатых планов Шеффе применительно для изучения физико-химических свойств синтезированных стекол.

Методами аналитических расчетов с использованием экспериментальных данных построены диаграммы "Состав-свойства"(хгаической ус-' тойчивости.мысротвердости,плотности,показателя преломления, коэффициента линейного термического расширения и термостойкости) 'локального участка системы »Еключаюшего большую часть области стеклообразования,что позволяет выб"чать составы и синтезиро-. вать стекла с необходимыми физико-химическими свойствами.

5.Установлено,что на крывых концентрационной зависимости свойств стекол-химической устойчивости,микротвердости и коэффициента линейного термического расширения-имеется перелом в точка соответствующих составам межграничных фазовых областей исс-ле,.^ лй системы, что обусловлено особенностями структур стекал, образованных из различных структурных группировок кремнекксло-родных тетраэдров.

6.На основании результатов исследования процессов стеклообразования и кристаллизации,а также физико-химических свойств полученных образцов показана возможность использования компсзк-

ци:"! на основз кагшп:-фосфогппс-флотоотходы МСФ для синтеза стеклообразных м етеклокристоллических материалов.

7.Проведено спцтио-прсмыпленное испытание в условиях НПО "Силикат" оптимального состава разработанных стекол для стекло-кристаллических матерналов.Показана возможность получения стек-, локристаллическкх материалов на основе фозфогипса,'Л0£ и вторичного каолина и даны рекомендации для практического использования, (кидаемый экономический эффект от вне,прения составляет 734 тыс. рублей (в ценах 1990 г.)

Основное содержание диссертации опубликовано с следущих работах:

1.Азизходжаева М.М.,Иркаходжаева А.П.,Сиражиддкнов H.A. Синтез и исследование стекол в композиции каолин и фосфогкпс. /Тезисы докладов Шессязн. кснф.симпоз!;ума''Биотехнологические и химические методы охраны окружавшей спелы".-г.Самарканд.-1988г.C-Vj

2.Азизхсджаева М.М.»Иркаходжаева А.П. Некоторые физико-химические свойства стеклокристаллических материалов на основе отходов промышленности./Тезисы докладез Республиканской научно-техн. конференции молодых ученых л специалистов."Совервенствованио и упраачения производством технологическими процессами' и оборудованием в региональных меяотреслевнх комплексах'1.-Таикент, 1969г. С-<w

3.Сираниддинсв H.A.,Азизходкаева U.M. Стеклообразные и стек-локристаллическке материалы с использованием фосфогипса и хвостов горнообогатительных фабрик./Тезисы докладов Всевоюзн.конференции "Физико-химические основы переработки бедного сырья отходов промышленности при получение жаростойких материалов".-Сыктивкар,1969 г. С.130.

4.Азизходглева М.М..Иркаходглева А.П. Стеклообразные материалы на основе отходов промышленности. /Тезисы докладов научно-, технич.конференции "Экологические проблемы автодорожного кокплек-са и промышленности республики ипереспективы их рещенкя".-Твшкент, 1990 г. С.8.

5. A.c. у I67I624 (СССР) "Стекло" //Азизходааева H.H., Иркаходжаева А.П..Сираииздкксв H.A. Опубликовано в Б.И. 1991. .V3I

6.Азизходяаева !■!.'.!.,Иркаходжаева А.П. .Сиражиддинов H.A. Исследование физико-химических свойств стекол на основе фосфо-«ч'лса и каолгаа./Узб.хкм.зурнал.• IS9I. Г-с. С.74-76.

7.Аэиэходжаева М.М. .Кркаходжаева А.Г1. Исследование кристаллизационных свойств стекол в системе фосфогипс-каолин-флотоот-ход меднообогатительной фабрики./Тезисы докладов Всесоюзного семинара "Государственные программы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов СССР на 1991-95гг. и на переспективу до 2005 года". Алмалык , 1991 г., С. 92i

В.Азизходжаева U.M.,Иркаходааева А.П.,Сиражидцинов H.A. Применение симплекс-решетчатого метода планирования эксперимента для исследования стекол./ж. Стекло и керамика , 1992. № 8-,С.25-26

Э.Азизходжаева М.М..Иркаходжаева А.П..Сиражвдцинов H.A. Кристаллизационные и физико-химические свойства стекол на основе флотоотхода меднообогатительной фабрики./ Узб.хим.журнал. 1993. »2. С. 80-82.

Ю.Азизходжаева М.Ы. Стекло строительного назначения на основе отходов промышленности./ Тезисы докладов конференции молодых ученых,посвещенная 50-летию академии неук Республики Узбекистан. Ташкент. 1994 г. С.9.

П.Аэизходжаева М.Ы.,Иркаходжаева А.П. Исследование стекол . на основе отходов промышленности./Узб.хим.лурнал. 1994. №3 .С.23-25

Соискатель

Подписав) п пгч ли-. ^ : / . i j '< Формат буми» Wk И'/,. Dyunra что.рафсмя -V» I. Помп, .РОТАПРИНТ,. 0flW4 I TlipaA , .

с , /

Типография тдзтмьгта ..[м,,. All Рл-луЛищи. У,fr,

in.

700170. Тэи!ксит, пр М Грр1,мив, 79.

"Каолин,фосфсгнпс ва иис бойптип фабрикаси чнциндилари асосида олпл-ган пичанкнг :^ооил булиш,кристаллами::! хусусиятлари ва хоссалари" нсмли М.М.Лппзхухаепанинг диссертациясига

Д И С К А Ч А Ы А Ъ Л У М О Т

Мазкур ишда саноат чпциндилари ва нккиламчи хсм ашёдан уму-ш:й фойдаланган ^олда курилишга мулжалланган шкласимон ма>;су-лотлар олищ мумкинлиги урганилган.

Олмалиц кимё заводи чициндизи-фосфогипс ва мис бойитиш фаб-рикаси-флоточи^пндисиншг ккмё-минералогик таркиби ва хоссалари урганилган. Шу билан бирга урганилаётган алюмосшшкатлар ва уларнинг турли босцичларда куйдирилганда э$осил буладиган ма^су-лотларда ю^ори хароратда руй берадиган узгариш жараёнларининр физиковий ва ккмёвий тад^ицотлар натюкалари баён зтилган.

Сшинган натижалар асосида каслин-фосфогипс, фосфогипс-ыис • бойитиш фабрикаси флоточициндиси; каслин-фссфогипс-флотсчикинди композициялари асосида олинган шишаларнинг турли хил нисбатлари тузилди ва уларнинг шиша хосил булищ ва кристаллашял 5{усусият-лари урганилди.

Замонавий физиковий-кимёвий тадк,ицст усулларидан фойдаланган э^олда шишаяарнинг асосий хоссалари,тузшшли.юксри хароратда руй берадиган фаза узгаришлари уларнинг таркибларига бсрлич экан-лиги аницланган.

Каолин-фосфогипо-флоточи^инди системасида мацбул шила ^осил булиш чегараси 1400-1450 °С эканлиги анинланди. Маълум таркиб, вак4т ва ^ароратини танлаган ^олда бир жинсли шиша олиш мумкинлиги курсатилди.

Тажрибани математик режалаштирил усули билан богланган ^олда системанпнг катта цисмини эгаллаган чегарада шиша таркибини тан-лшп ва хосил булиш имкснини берадиган "Таркиб-хосса" диаграмма-си цурилди.

Уябу ишда илмий асосланган натижалар асосида арзон хсм ашё-лардан фсйдалаиган >^олда кристалланган шиша плиталар учун янги таркибли шишалар яратилди.

"Силикат" ишлаб чицариш бирлашмасида яратилган янги таркибли шишанинг таяриба намуналари олинди ва уларни спноатга тадбик; •умии 731минг фл соф ф'-йда колтирипш хисоблаб аницланди. (1990 йил бях,сси бии-чн).

Azizkhojayeva il.tl.

FORMATION OP GLASSES,CRUSTALLIZATION AKD PROPERTIES OF GLASSES Oil THE BASIS OF KAOLIN - PH0SPH03YPSU" /I.D TAILS OP THE COPPER - COKCENRTATING PLANT.

In this work the possibility of complex utilization of indsstri-r.l wastes and rocyclod raw materials in producing vitreous raateri-nls £iir construction purposes has been researched.

Ths chemical and mineralogical composition and properties of phoe phogypsum of the Alranlyk Chealcal Plant and the flotation tails of the Copper-Concentrating Plsnt have beon etudiod.

A physical and chemical research of thermal transformation pr>o-cfE.ico of the indicated oilica-Hlumina and their products of thermal procesning at various ntngea kilning hao been carried out.

Th^. processes of glass-formation and crystallization of glaaoso aynthetized on the baaio of compositions nro r.ada up and researched according to the resulto of tho obtained data:knolin-phofiphogypsun, phosphogypBura-flotation tails of ths Copper-Concentracting Plant (CCP)fkaolin-phonphogypsum-CCP.

The main properties of glaeaoa,etuctural properties,phaaad coaj-position when processed thsrnally depending on thoir compooition have been researched applying the oiodcrn methods of physical and chemical analysing..

The optimal field of glens-fprmation has been determined in the system of kaol in-phoaphogypnum-flot at ion tails of the Coppor-Con-centrat ing Plant at smelt ire tempernturea of 1400-A450°C. •

It ha3 been found that homogeneons glasses can be produced if certain compoal11 on,time And temperatures of thermal proceaoing fire chosen.

Diagrams "Coiiponition-properties" of tho local pirt of tho nyeten have been plotted with mathcm^tlc planning of the method applied, >7hich i' ;lude n the major part of glass—formation that allows to choose cc.TipOBitiono and to synthetize glasses with needed physical and chemical properties.

In this work scientifically grounded results have been given and new compositions for glass-crystallite tilen of nori-scnroe rav; materials have been worKod out oxperi.nontal and industrial testing under tho condition a of the Silicato Scientific and ProducticnAmnlgnMtion Tilth the economic-efficiency of 734 thousand roubles (the 1'J'JOprices