автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Стеклообразование, кристаллизация и свойства стекол на основе золошлаков, лесса и флюоритовых отходов

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ташкентский химико-технологический ргб Од институт

о опт '90,,

На правах рукописи УДК 666.662.613.12

СИДИКОВА Тахира Далиевна

СТЕКЛООБРАЗОВАНИЕ, КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ \ СВОЙСТВА СТЕКОЛ НА ОСНОВЕ ЗОЛОШЛАКОВ, ЛЕССА И ФЛЮОРИТОВЫХ ОТХОДОВ

Специальность — 05.17.11. Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ— 1994 г.

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

И а у ч н ы е р у к о в о д и т е л и:

доктор химических наук, заслуженный деятель науки Республики Узбекистан, профессор СИРАЖИДДИНОВ Н. А.,

доктор технических наук, с. н. с. ИРКАХОДЖАЕВЛ А. П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор КАСЫМОВА С. С., кандидат технических наук АЛИКУЛОВ А. М.

Ведущая организация: Ташкентский завод Мпкопд.

Защита состоится II октября 1994 года в ././. часов на заседании Специализированного Совета Д.067.24.24 в Ташкентском химико-технологическом институте (г. Ташкент, ул. Узбекистанская, 15).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Ташкентского химико-технологического института (г. Ташкент, ул. Шевченко, 1).

Отзывы и замечания, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 700029, г. Ташкент, ул. Узбекистанская, 15, ТашХТИ, ученому секретарю Специализированного СоЕета Д.067.24.24.

Автореферат разослан с 16, 09

1994 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета Д.067.24.24

ИСМАИЛОВ Н. П.

(Б11ЛЯ ХАРШЕРНСШ1А РЖ ОТ Актуальность работы. Развитие многих отрослей неродного созяйства тесло связано с разработкой и внедрением новых эффективных конструкционных материалов, устойчивых к воздействия 1гресоивных сред и технических нагрузок. В частности проиэво-дотельность и длительность сроков службы технологических обо-1удований работающих в экстремальных условиях главным образом швиент от устойчивости футеров очных и облицовочных материалов, соторые .б основном получают на основе силикатов и тугоплавких же вдов по керамической технологии, и потому вопроси повышения к физико-химических и технических свойств и замена их новыми фогрессивнымк материалами являются одпей лд актуальных задач ювремешей химии силикатов и материалсведения. В отом отнолго-|ии большей интерес представляют стеиктристаллические материли, обычно пслучае!ме путем крнстзллиэлц'-ч' е те кол и расплавов : обладающие рядом ценнейших свойств.

Следует отметить, что технология чргиз^цстеа. строительных атерналов, ? частности получения этоюл^ркглдллкческих материалов, позволяет в широком масштабе испольп стать оторичше реаур-н и различные прошилешше огчеоды»

Известно, что в последние года o6t.ci.ni накопленных в отвв-ах Е.скрытных пород, отходов обегоценил, галакор и зол непрериз-о растут и исчисляются миллиардами тонн. За последние десяти-' етнл только в отвалах старг-Ан:-рэнсксП ТЭЦ накопились 3-4 млн. . золошлаков и около 700-800 тес.т. су,чей золи. Однако, объем к практического использования состошшет незначительную часть одового накопления. При ежегодном накоплении зпяошлакоз в 600;. лс..т. использование их состовляст 5-5 тыс.т. Опт последних з? свидетельствует о высокой экономической эффективности ис- : эдьзовакия этих отходов дяя производства разнообразных етро- . гельных материалов.

Учитывая необходимость расширения объемов гас использова-5я, а также отсутствие в Узбекистане производства стеклокрис- ■ (ллических материалов, использование их для получения подобных

сериалов является весьма актуальной народно-хозяйственной эа-ьчей.

Кроме того, эти исследования определяют пути ре-тения эко-

iiомической проблемы.

В связи с этим в настоящей работе проводились исследовался по разработке способов получения сгеклоЕгристаллических материале а из отходов производства и вторичных сырьевых' материальных ресурс он, что в дальнейшем позволит ограниченное использование в составе шихт традиционных привозных и дефицитных сырьевых материалов.

1[ель работы с острит..в;.

- изучении физико-хшическнх свойств золошлаков ТЭЦ и отходов фл.юоритообоготительного производства и процессов кристаллизации в композициях на их основе;

- изучении твердаЬазиих превращений и процессов стелиооб-разевания в системе лесс-золатак-фшоритовие отходи и выявлении области оптимальных составов, на основе которых, ncouoseu

сшп'йэ стекол и стеклохристаллических материалов с ьодюнвди свойствами; •

- иаучлши возможности использования симплекса ¿нздетчапк планов Не.;Тфе для изучения закононерноотеП из.уенгь'иг: свойств сте~ ¡cüJi ь авв11с«шас'га от состава;

••• кзучг-шш эгхоноищхювти иэиешшщ фиэико-х1:ш;*»8С1.:1» cacfic-гЬ'JS«:rooí!¿.r.3iiHii'i стекол; еявкяокргбгаляичюшв; Ш5 ¿ркал^ ь йисшостл от их состава и рзкша тйрмичеокоП обработки. .

На,учиз? новизна. С применением гт.иргазенньк ивтогез физкко-хшичвокого анализа лзельдовакы хш1жо>ммнерапогически:1 состав, техиапогйЧбояиъ sutitevea и высоггомпературшло фазñauo пр« сражения, протокаэта^.а/фк тодтвекоК обработке исследуемы:- отходов,

ílieppH& лровиденк! систематические исследования процесс се .

Я, i:jl;::TnJIjl.!. -^ЦИ,., CBGÜCT5Í ;*. Cl'pyi'.-",,

ош^аи^ОЕШла!/ на осноие кишсс-ц-ц; 'Л^сс-зидсшлсн; сс-х^г.::--ÍG*} fiOfc-лезс} даео-ааю1иЛЬК~$СШ,

Изучены физико-химические и iехиолотеческие свойства стекол и ваяйленц закономерности г.аме п^нзд свойства сп состава я ранима их термической обработки.

Следует отыйтиуь, что изпольс-оваше икмплаксЬ-решэтчатш: планов Меф^э педтваддило зкспериш.-нтальшп данные, полученные дли скогеш: лое-с-эоллшлак-ФОФ в {.авксиыости диаграмм: "Сос-!;еа~пясгност1,", "исетагэ-термичоский коэффициент линейного рас-

ширенпл", "Соетап-микротпердость", Сое тпв-кисл^тн ость? Соотап-щелочность".

Установлена конкретная область с останов стекол, позволяю-щ!К получать стеклокристаллический материал без введения инициаторов кристаллизации.

Научно обоснованы возможности практического приме«'- ! ния результате!! исолсдсгоний по разработке новых составов стек-локристолличеекнх плиток из недефмдитного енрья.

Практическая значимость работы. Полученные результаты комплексного исследования системы золсшлр.н-л':сс—{иотоотходч (10$) наряду с научной значимость?) нредстазлянт практический интерес для широкого использования промышленник отходов химических и горно-металлургических произподсто в грг.гявгдетво стекол и локр неталл тюскнх материалов.

Выявлена обширная облать атишли с:>,,-,Г"П, ня основе которых возможен синтез стекол и стекл^грг^тяллчнооких материалов. Рекоменцсвют-гыо состлгы стекол пепитчны п лоборатбрннх и полупромышленных условиях з 1Л0 "Силикат".

Фьинко-техинчеокио параметры получ-чч::« стоклокрио талли-чеекгх материалов (водочогловгнт 1,-Мллотность-2200кг/м^; ыорогосгойкость не понес 100 циклов; Г':".;-р;"ч«ост>.-0,05 г/см"*) отвечают требованиям 'ГУ 21707-90, длп ярнг'впдетва отоклокрис-таллитовых плиток.

Омадаемый :-чсон омический с-ф{окт о г пртенешщ предлагаемых составов около 677 чнс. рублей (в цй"гх 19".;9г.).

Апробация работы. Основные результаты, изложенные в дне. -сертацнонной работе, докладывались и сбсукдались на: Менделеевском съоздо по общей и прикладной хм.'ки (х-.Та .ят, 1969г.); в оеменаре ТатОПЕКО им.Д.И.Мнндщеспа "Рнодрение безотходных технологи"! производства строительных материалов, расширения сырьевой баси для репения проблем увеличения товаров народного потребления" (Таыкенч ; Т;Л9г.); Межреспубликанской научно-технической конференции процессов хничмегсой и пищевой технологии "Процессы-93" (Ташкент, 1993 г.). Ь -годных конференциях молодых ученных АН РУз (1969-1993 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 статей и получено одно авторское свидетельство СССР.

- б -

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, глав, общих выводов, списка литературы, приложения. Содержание работы изложено на 152 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 18 таблиц. Список литературы вгалочает 98 наименований отечественной и зарубежной литературы.

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОД ИССЩОВАШ.

Объектами исследования являлись лессовые породы Ташкентского месторождении, эолоилаки Ангренской ТЭЦ и флотоотходы флюоритовой обоготительной фабрики (ФОФ), табл.1.

Таблица I.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НСХОДШХ МАТЕРИАЛОВ

ные'ма- ! StOo'AIoOo'PeoOr.'CaO !MgO 1 gOo fTi,09 !Д/а0Ь КоО.'п.п.п, тепиалы f ¿\ 2 3i 2 31 Ia ! 3 f 2 ! ¿\ * I

r.'SeHT~ 51,51—гт m 3,9Г-то 07 2,71- - 1,76-

лесс I3;íb" 4.50Tg;g-3,34 ^ 0,55 2,-ñ 13,02-

оолошлак 17,21- 3,39- 0,61- 0,7- 7,Й5-

ftHrnpH(, 42,34-19,Ь4 13,25-6,Ь4 0,24-2,40 - 1/58 1,12-9,03 Ангрене- Б4 зб № ш 1*28 I tVj

ко« ТЭЦ

76,09- 1,13- 0,16- СаРо 0,35- 2,21-

От*оп ФОКЪЛЗ 5.18- 1.77 ДЛЯ- О.fia ¿ 0.?0- О.ЗИ Т.67-3.4В

'_6,46 ' 5 ,'78 ' 5,0 0',12 ' í,'97 '

Флотоогход Той-тепинской флюоритовой обоготительной г£ябрк- ' рини (ФОТ1).- евптло горчичного цвета, образуется при обогодснии флюоритовой руды методом флотации, представляет собой алюмози-ликатное соединение. Результаты анализов покупали, что химических составов лроб отходов $01, полученного в гп:зное время года практически одинаков. Пробы характеризуют-'.-! относительно высоким содержанием SlOg, достигавшего до 76,74,£. {лпгохтеди $05 имеют тонкоднсперсиьт гранулометрический состав. Температура плавления флотоотхода '$G$ - I430°G.

Основными минералогическими составами исслсцушого отхода

являются кварц (d =0,425; 0,334; 0,212; 0,182; 0,154 Ш); полевой шпат -микроклкновой фазы (d=0,316; 0,254; 0,246; 0,198; 0,167 НМ) с показателем светопреломления /Vg =1,529; /Vp=I,5I9.

Рентгенограммы флотоотхода 50$, обоженного при температуре 1200°С наблюдаются характерные максимуму кварца. Дальнейшее повышение температуры приводит к уменьшит® интенсивностей ли-ннй кварца и появление жадксй фазы.

Дифференциально-термические и ИКС исслеиования показали, что в отводе присутствует в основном кварц. На кривых ДГА (рло-гоотхода Ф01 тлеется один экзоэф^зкт при 560°С, соответствующий полиморфному превращению кварца.

Золодлак Ангренской ТЭЦ - материал черного цвета с содержанием Ü-IЬ% и более не сгоревших органических частиц Ангренс-ссго угля. В процесса, происходящие при сжигании установлено, ¡то зсясск -.ел состоят яэ неорганических и органических фа г. Hí¡->рганичоа:: ¿uai в "всп очередь вкличавг айорфныо и кряаталлк-!scwie обставляющие, Аморфная состовляюдал представлена гласим образен стоял«« и тсшсдисперснии гдзткжш веществом.

Химический состав золовлака довольно постоянен и в основ-с.ч содержит кварц, гематит йЛ'шяа» кальция и др. Температура давлении ослоолака 1250- Т270°С На рентгенограммах сложенного олошшка при тешерачуре К0;")-1250°С наблюдается не только язвление ссновних кристаллис':е!-.'.п: фаз (волл&сплм?, rosara«, ;ор'.чгга) ьь счет образован:!« яшдзьк фаз, но и частичную гсшгч»-•isaqi;„¡ {.««плава. При темперvrype обжига 1300°С эсясетлак прегте-халяот ссзоЛ достаточно гемогеиний расплав, ко?срыЛ при охяау-!Ш«и оспазует стскло с показателе;»! саетоарелсмлешгя - 1,596.

Стекля СИШЧ'ЛПрОГаШ Б электрической П:;Ч!1 С ClUUlTGíülMii наг-шатоаямя в шr,;uynnvx и керузщохаде тиглй суьеис« 200-300гр.

гпи чыивригупо варки (1350-Т400°С) на 50u(i прзх-иггедиюс миературу лнгиидjca для какого состава. Время выдержки при кзкыадьиой т";:/.пературе для каадого состава соответствовало 1-2 си, посие чего чС'.:ть расплав;-! выливали на слальнун плиту и члот» /слоднуо воду.' Ц-кисла отжигали при 550-600°С. При зтон получа-зь оцн¡.родная и прозрачная стекломасса, от тенно-коричневого черного циста, п зависимости от содержания золошлака.

- ь -

Физико-химические и механические свойства образцов определяли по стандартным методикам и ГССГГами:

Плотность исследуемых образцов определялась пикнометри-часким методом в толуоле.

Xимическая устойчивость определяли в соответствии с ГОСТ I0I34.2-62 и ГОСТ 10134.3-82.

Коэффициент линейного термического расширения (КДТР)оО-разцсв измеряли на дидатса -лтре ДКВ-4 с точностью до 0,6 * Ю-7 град."'' Отсчет измерений производили с немощью индикатора часового типа с ценой деления 0,001мм. Температуру регистрировали хромельалюмелевой тернопарой.

■ Микротвердость измеряли на приборе ГОЛ'-З, снабженным т-ырехгранной. алмазно/, пираыедсЗ Вяккерса с нагрузкой ЮОгр.

Термостойкость образцов определяли в соответствии с ГОСТ 25535-62.

Показатель скатоирзлодяения производили о лшй£й.-> поляризационного микроскопа НИМ-, в »шыерсионных кидксстйх с известным показателем светопрскоояония, е порошкообразном состоянии.

Кристаллизационная способность синтезированных стекол изучал .и по известному методу массовой кристаллизации в силитовсй ночи, разработанному И, Л.Китайгородским.

Термические превращения в стеклах изучали с попомыо рент-Генофазоао^о анализа (дифрактометр ДРОЫ-0,5) и дкфференциаль-iiü-icpaWiGCKOr о анализа (Венгерский дериват о граф системы -Ф.Па -Улик, И.Пвулик, Л.ЗрцеЙ).

Изучение структуры стекол производили методами оптической, члектронномикроскопичаекой и ШС -спектроскопии (спектрофотометр ИР-20 ^

CQJPR8AHIE РАБОШ ;

' ИССЛЕДОВАНИЕ i'GUOlM СТЕКЛ0ШРА30ЛАНШ СИНТЕЗ И СВОЙОГ'ПА СГЕК07. 3 КШСЗЩШ.

Среди аморфных ашрдих тел особое место по изученности, практическому использовании занимают материалы, находящиеся в стеклообразном состоянии.

Поэтому изучение си-юг собранного состояния является н настоящее время ключом к решению проблем целенапраr-;«-.iшого синт >-

за новых видов стекол и стеклокрисгаллических материалов. В связи с этим нами были проведены исследования областей стек-лообраэования, синтеза й свойства в композициях "лесс-золшлак'" и"золошлак-отход $05", "отход ФОФ-лесс." .

Получение стекол на основе композиции "лесс-золошлак". На основе эолошлака получены стекла, отличающиеся от других составов улучшенными физико-механическими и химическими свойствами. Стекла.варили в печи с силитовымя нагревателями, температура. варки и другие физико-химические свойства оптимальных составов стекол приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Состав и физико-химические свойства стекол, полученных из лесса и золе:; лак а.

№ ¿Состав : Свойства стекол

гстекол :

:лесс:зо~:Тем-:Пока-:Плот-:Тер-:Микро-: Химическая о

л о- пера эательность мо- ;твер- : устойчивость,мг/да

: , пял.: тура игре- : /м3:стой-достъ---

sap- ломле- ' кость ¿,„/„,2 6 Н. :1н,/Уа® ки :ния : °С HCI iIh.A^'X^

I. 60 40 1400 1,531 2571 183 837,2 1,17 123

2. 50 50 1400 1,575 2604 164 846,9 1,03 95

3. 40 60 1400 1,580 2614 131 650,2 0,69 67

4. 30 70 1450 1,557 2631 118 857,4 0,85 Ы

5. 20 60 1450 1,573 2653 107 870,3 0,62 78

При варке исследуемых стекол установлено, что с.увеличением количества золошлака вязкость и температура варки увеличиваются. Они становятся более тугоплавкими, термостойкость снижается, а плотность , микротвердость, химическая устойчивость и плотность возрастает (табл.2).

При изучении кристаллизационной способности полученных стекол установлено, что все исследованные составы имеют зна-

чительную склокиосгь к кристаллизации в интервале темпера-iyp 900-1150°С,

На рентгенограммах образцов всех исследуемых составов закристаллизованных при температуре ПОО°С стекол, наблюдаются интенсивные дифракционные максимумы кварца, анортита и вслласто-нита. Характерно, что в образцах' с большим содержанием (60-90$) золошлака образования анортита протекает более интенсивно, чем в составах с меньшим его содержанием, свидетельствующие достаточно высокие значения интенсивности дифракционных максимумов.

Проведенные исследований позволили выявить оптимальные составы и режим термической обработки, которые могут быть рекомендованы как основа для цолучения стеклообразных материалов.

Получение стекол на основе композиций "золошлак-отход ФОФ". С целью изучения областей стеклообразования, а также возможности получения стеклообразных материалов было сварено 9 составов стекол, содержание исходных веществ которых изменялись в еле- • дующих пределах -мае.55: золошлак 10-90, 10-90.

Варки производили при температуре 1400-1500°С. Стекла бы-, ли прозрачной и имели темнокеричневый и черный цвета, в зависимости от соотношения сырьевых компонентов i

При варке стекол устоновлено, что с повышением содержания отхода ФОФ (30-90 ыас.%) наблюдается снижения температуры варки и вязкости.

Проведенные исследования зависимости свойртв от состава покй.~ залп, что с увеличением содержания отхода Í05 уменьшается КДТР , а плотность, ыикротвердость и термостойкость образцов возрастает.

Повышение содержание отходаФОБ приводит к.ухудшению con- .

ротивляемость образцов разрушающему действию кислотных и щелочных растворов (табл.3). '

Все исследованные составы показали' значительную склонность' к кристаллизации в интервале температур П00-1250°С. Основной кристаллической фазой является анортит и волластонит.

' На кривых ДГА образцов составов, содержащих отход $0$ 30- .. ■•50 мае.% наблюдается один 'экзотермический эффект в узком интервале температур 750-770 С. С изменением соотношения сырьевых-компонентов, в составе образца понижается температура экзотерми-

ческого эффекта анортита на 20°С. Это связано с увеличением дисперсности и уменьшением совершенствования структуры образующего соединения с изменением соотношения составляющих компонентов.

Проведенные исследования влияния отхода $0В на процессы кристаллизации и физико-химических свойств образцов позволили выявить иницирующий эффект 0^2, содержащих в флюоритовых отходах.

Таблица 3.

Состав и физико-химические свойства стекол, полученных из золаплака и отхода ФОФ.

Состав стекол

Свойства стекол

п :Тер-:Микро-: Химическая ? шлак пеРа-зательность м0~- ТБеР~ :устойшв00ть.мг/дкг

:Золо:<Ш:Тем-:Пока-пера-зат1 тура-яре^ вар- лом км :иия

\стой-досгь

вар- лоше7кг/мЗ:к6сть;г/цм2: б Н. НС1 ^Д^Од

\1н, NаСН

I 90 10 1500 1,583 2650 103 661,4 1,58 171

2 70 30 .1450 1,587 2653 120 665,3 1,47 165

3 50 50 1450 1,585 2659, 135 671,3 1,50 160

4 30 70 1400 1,587 2683 169 678,3 1,71 . 167

5' 10 90 1400 1,587 2693 212 693,8 1,75 165

Получение стекол на основа композиции"лесс-отходы ФОФ". ■ Для исследования областей ¿теплообразования'было сварено составы шихт, содержащих исходных материалов в следующих мао.%: лесс 1090; отход ФС_ 10-90.

Стекла ьарили при температуре 1200-1300°С. Получены стекла были прозрачней, шелк от темно коричневого до черного цвета в зависимости от содержания сырьевых материалов. При варке стекол установлено, что* с повышением содержания кремнезёмеодержаиего отхода $Сф температура варки повышается.

Проведенные исследования зависимости свойств от состава по-

казали, что с увеличением содержания отхода $0$ увеличились плотность, микрогвердооть и КЛТР исследуемых образцов (табл.4.).

Таблица 4.

Состав и физико-химические свойства стекол, полученных из лесса и отхода ФОФ.

0

стекол • Свойства стекол

лесс 1М м'~: к 11л от-; Р~: Микро-: . Химическая

. .1.:тура:пре- :ность.стой-дость ¡устойчивость,мг/дх

■^р".52^лв:к11/м31к^кг/ми2.6 н. НС1 Лн.ЖаОН ки 'нля ' и • ' ^н./УсрСО,

I 90 10 1400 1,551 2503,1 261 739 1,44- 150

г 70 30 1400 1,571 2530,3 273 791 0,63 93

3 50 50 1450 1,537 2611,5 261 630 1,13 107

• 4 20 60 1450 1,573 2650,7 231 В67 -1,35 12.7

' ь 10 90 1500 1,581 2651,3 231 871 0,75 231

Термостойкость изученных составов снижались на 50°С к соответственно понизились химическая устойчивость против кислот и щелочей.

&е исследуемые составы при температуре 1150°0 характеризуются полной кристаллизацией. Бже 120Э°С наблюдается начало расплавления закристаллизованных образцов.

'На рентгенограммах образцов всех исследуемых составов, за-' кристаллизованных при температуре.1Ю0°С наблюдаются интенсивные дифракционные максимумы анортита У =0,379; 0,344; 0,307 нм) и волластоиита ^¿0,323; 0,£6Г нм) и имеют максимальное значение, ; , ■ ■ На. кривых ДГА образцов, содержащих 40-60 мае.% отхода ФСФ " наблюдается один интенсивный экзоте])Мический эффект в температурной интервале 760-600°С, характерных для'кристаллизации минералов.

Микрофотография образцов, содержащих 50 и 60 иа.а.% отхода @СФ н закристаллизованных при П00°0 и П50°С представлена круп-шик агрегатами кристаллов анортите,, форма кристаллов таблитчатая, ъ вытянут«* вид«.

Получение стекал на основа системы лесс-золошлак-отход ФОФ.' Составы исследуемых шихт для синтеза стенол охватывали широкую область в системе: Ю-40/о золошлака, 30-5С$ лесса и 10-40^ отхода <£02> (рис.1).

золошлак О 100

Рис,Л. Область оптимальных составов стекол в системе лесс-з олаллак-502.

:.-'' Установлено, что составы содержащее 30-40,5 отхода 'ЮЗ, обт-;али хор от юли варочными и вырабогочшм» свойствами, В исследуемых ост&бв/ содерявнияотхода за счет зслощлака и лесса область розрачных стекол расширяется..

> Результаты определения физико-химических свойств полученных текол показали (табл.5), что ТКЯР с увеличением отхода $0$ рав-омерно повышается в широком диалозоне, при этом соответственно овышавтся и термостойкость полученных образцов. Полученные стек-1 обладают повышенной химической сгойкостю и принадлежит ко 2 му вдр ол ит иче с к ому' ил ас с у.

Изучение кристаллизационной способности исследуемых стекол температурном интервале ВОО-КЗбО^С при экспозиции 1ч, показали,

что с повншениеы концентрации отхода ФСФ, склонность их к кристаллизации возрастает. При этом прослеживается смещение нижнего предела видимой кристаллизации в сторону низких температур.

" Таблица 5. Физико-химические свойства стекол на основе • системы лесс-эодошлак-ФС®.

Параметры свойств

Плотность, кг/м^ Ыикротвердость кг/м2

Хим.устойчивость против6н.6н.НС1 против Зн.Д/аОН1" ^СОз

' Термостойкосчь^С КЛГР,Х КГ^С"1 Показатель све-ттопрелоыления

Образцы стекол

!

2_1

2651 6 2660,1 2669,7 2670,3 2671,2

665,3 673,7 700,2 756,6 803,1

1,27 1,53 1,57 1,60 1,71

138 158 165 165 169

135 ■135 185 . 133 145

97,4 78,95. 76,63 71,47 70,63

1,585 1,583 1,531 1,585 1,531

Вид кристаллических фаз, образующихся в результате термообработки стекол'определяется в основном содержанием оксидов кальция, кремния и алюминия.

Для направленного изменения свойств стекол в зависимости от состава нами было-проведено математическое моделирование методом' симплекс-решетчатого планирования.

Полученный ками модели позволяют провести исследование свойств стекол в"композиции лесс-зслошлак-отход без проведения натурных экспереыенгов с использованием математического моделирования, Получены данные по зависимости "состав-рлотисеть", "состав-кисдотостойкость", "состав-щелочестоМкость"., "состав-мйкротвердостг (рис 2',

Анализ полученных диаграмм "сосгад-свойства" позволили установить, что стекла, содержащие большее г л», чувство отхода ФОТ' обладают повышенным коэффициентом линеЗь м'о термического ; ь*.ицрснм

4

(98,7-97,9 х Ю"7 °С~1), плотностью (2651,6 кг/м3) и минротвер-¡¡.остьч (663,0 кг/м^). ,

Рис.2 Изолинии расчитанных значений свойств' стёкол

системы лесс-золошлак-ФОФ.

а) ПлотностькгДр ; б) Мккротвердоеть, кг/м^;

в) Кислотоустойчивость, мг/дм-^;

г) Щел'очестойкость, кг /м2.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЕ С1РУШР СТЕКОЛ СИСТЕМЫ ЛЕСС-ЗОЛСШЛАК-ФСФ.

Результаты по исследованию процесса кристаллизации были поручены путем термообработки Образцов б температурном интервале ]0-1250°С (через каждые 50°С) с выдержкой 1час.

Исследование физико-химических процессов, происходящих при зисталлизации образцов из опытных стекол, проводили методами знтгенофазового, комплексного гермогравиметрического, петрогра-таескогои ИК-спектроскопического анализов.

Анализ рентгенограмм.закристаллизованного стекла №5 при тем-зратуре 900°С показал, что основной кристаллической фазой являет^

ей анортит. С повышением температуры (НОО°С) интенсивность линии анортита увеличивается и появляются дифракционные линии- волласто-нмта.

На кривых Д1А зафиксирован экзотермический эффект в составах! №4 при 660°С характерный для кристаллизации анортита, а в составах №5 при 630°С, №3 при 630°С.,

Изучение процесса формирования структуры закристаллизованных стекол проводились петрографическим анализ ом. при.. ' .

Установлено, что структура неоднородная, основная масса образована зачаточным анортитом с -показателями преломления /^=1,589.5 /Ур=1,576. Среди основной массы встречаются отдельные зерна вол-ластонита с показателями преломления /V =1,67; /Ур=1,63.

Электронномикросконические исследования микроструктуры образцов показывают, что основные элементы структуры - это крупнокристаллические фазы анортита (0,6-Зммк) и волластонита (1-Зммк). форма кристаллов призматичесние и габлетчатые, вытянутые или удлиненные. Показано, "что исследуемые стекла обладают микроликваци-оиными свойствами и в структуре обнаружены области михронеодно-родности.

В результате петрографического, рентгенографического и элек-трснномикроскопического исследования фазового состава закристаллизованных стекол установлено, что конечным продуктом образцов в основном являются анортит, волластонит и частично гематит, обуславливающие высокие показатели механических и технологических свойств стеклокристаллических материалов.

, ШШО-ПРОШЫЕШОЕ «ЖГАНК5 ПОЛУЧЕНИЯ ■ '

сяшскркяшгасшк плит.

Анализ данных по изучению процессов стеКлообразования, кристаллизации, структуры и свойств стекол системы лесс-эолошлак-ФО® позволили устоновить, что в системе существует обширная область стеклообразсвания, в котором возможно-синтез стекол для стекло-кристаллических материалов из кедефнцндного сырья. Набор состава определялся наличием сырья, г областью применения-стекол.

С целью определения оптимальных составов для получения, стек-локр металлических плит архитектурно-строительного назначения син-тез^ю: ,н состав стекла. Шихтовый состав стёкла: лесс-30; золошлак-

30; 'Ч>5 - 35; песок - 19,1; сода - 5,0.

При выбранных соотношениях компонентов и шихте вместо привозного Курганчинского кварцевого песка использован кварцсоцьр-жсщиЯ отход Ф05. При атом из производственного состава иск,,.';иен; просяновский каолш, мел, а также дефицитный криолит.

С, целью проверки результатов лабораторных исследований проведено опытно-промышленное испытание стекол в НПО "Силикат". Были сварены в лабораторной силитсвоЯ печи стекло в количестве 5 кг. Результаты варки показали, что состаэ обладает хорошими варочндаи и выработочнши свойствами. Варку стекол осуществляли при температуре J350 С с выдержкой при максимальной температуре I час. Сваренные стекла выливали в воду для грануляции мелких фракций, стек-логранулят висущивали и подвергали предварительному грубому измельчение. При кристаллизации стекол использовали песок Курганчинского месторождения. Соотношение "пессисстекло" 20:80.В форму засыпали грануля?, с и о::: ан им Л с 20,j песка толщиной 5 м».* и сверху заполняли г [. ану л л о, ы и с те к л а.

Таблица 6.

Свойства втеклокрисгаллнческих плиток, полу-ченме в производственных условиях.

Показатели свойств SSíí^ ТУ 21704^90

'{лошость, кг/м3 2200. 2260

: hu рог[верцость,кг/н*^ 6Ь4

Мо, озсстойкость. Щ 100 ' ' 150 60 - 100

'!' j м о с т с й к о с т fc, °С 150 ' - Ü0

ТКДУ: КГ7о<Г* 96 110.2 ВО - 100

Не ..{раемость, кг/:/' 0,05 0,03 до 0Х06

Изделия проходили терне,обработку по ранеае разработанному реж1гму в тунеггьных печах. При максимальной температуре кристаллизации Ь60*10ПС, изделия выдерживались в течение-3 ч. .постепенно иргходя на вагонетках стадии охлачщения. В таблице б приведены основные физико-механичоские и химические свойства стеклокрис-таллических плиток.

В результата производственного опробования выявлено, что технология производства закристаллизованных стекол(плиток) не

требует изменений технологической схемы. Физико-технические параметры полученных стеклокристаллитовых плиток (морозостойкость,, истираемость) отвечает требованием ТУ 21 704-90, для производства стеклокристаолитовых плиток.

ВЫВОДЫ.

Изучены химико-минералогический состав и свойства зслошлакиь Ангренской ТЭЦ, отходов флюоржговой обоготительной фабрики (ЗОФ) Проведено химико-минералогические исследования процессов термического превращения и продуктов их термообработки на различных стадиях обжига.

1,По результатом полученных данных составлены и изучены различие композиции на основе исследуемых отходов с целью разработки оптимальных составов стекол и стеклокристаллическик натерпелся,

2.Методами ДТА, рентгенофазового и микроскопического анализов, изучены процессы кристаллизации синтезированных стекол в композициях: золошлак-леос, лесс-ФОр, ЗЕОФ-золошлак, зслсьлак-лесс-Ю^,

Полученные данные свидетельствуют о слотом характера процесса кристаллизации, сопров«вдащегсся образованием в закристаллизованных стеклах анортита к ьолл&етоннта, а такяе наличием овтатсч-51011 стаклсфазы, заполняющей проыезутки казду »фиоталлаии указан-ьах еоздиивимК. Показано, что изменением условия термообработки ?.;сжно пслучзть етеклокристаллическио материалы с различной хиыи-'•¿ской и термин гской устойчивость;:) и механической прочностью.

3. Опрсл«ло.цй область стекло образования в системе зоясшкфс» лзсс-флогоотхсдц £05 при температуре варки 1400-1450°С.

З'саыновлено, что однородные осекла мойно получить при вибсре определенного сое-шве-, времени »; -температуры термообработки.

■1.Проведена иагема-тпческсз глашрезаига ь;сспоре:;оига методов: сшызкс-радетчлсых планов Шеф^е прккенп годно для изучения фи~ йикс-хшищесшк сисйотв сиятезирсв.ц.;яых стекол. Ызтодаь:: шили-1'й«..я!кях рйсчатоБ с иопсяьзованьем зяспаршедт&лыш данных пос-тр< "Созтаи-свойсгза" (химической устойчивости, мик~

р;:.. ,плотности, коэффициент лг-иейлего термического рас-х$:ро»!:к) локального участка спстемк, ьклочаот^о бпдьяуо часть области с-гомообра&свошиг, что поьреляе-г сибрать сг^тош ы-нтези-роь'.тт стекла с иеебхог.имши физикс-х к-ичвек;в;п ¡т.йотно.т.'.

- ld -

5. Установленно, что на кривых концентрационной зависимости свойств стекол химической устойчивости, микротвердости и коэффициента линейного термического расширения имеется перелом в точках соответствующих составом межграничных фазовых областей исследуемой системы, что обусловлено особенностями структур стекол этих областей образованных из различных структур группировок кремне-кисдородных тетраэдров.

6. На основании результатов исследования процессов стеклооб-разования и кристаллизации, а таюто физико-химических свойств полученных образцов показана возможность использования композиций на основе золошлак-лесс-флотоотхсды ФСФ для синтеза стеклообразных и стеклокристаллических материалов. Установлены оптимальные составы и температурные режимы их синтеза.

7; Проведено опытно-промышленное испытание в условиях НПО 'Силикат" оптимального состава разработанных стекол для стекло-Кристаллических материалов. Показана возможность получении стеклокристаллических материалов на основе золошлака, Ф01п н лесса и рекомендована для практического использования. Ожидаемый он гномический Ьффект от внедрения составляет 677 тыс. рублей (п по- •>•-1989 г.).

Основное содержание диссертации опубли: ввело с следующих работах:

1.Сиратидцинов H.A., Рахыэ1.Сеаси К., Сидикова Т.Д. faso-ми-нер алогичен кий состав в комюзщеи .зодошлак-лесс при обжиге./Гэ-гиег докладов Х1У Монцелеоэсного съезда общей и прикладной хи-

г.- -г.Тоакент. 1УУ9г.С.Т27.

2.Снд»ксва Т.Д. Рахмакбекоп Н. Разово-минералогический сос-га при обжиге композиции зелоктка я лесса./Тезисы докладов Се-

»•rlLi;. ТашОПЖО им.Д.К.Менделеева "Внедрение бозот.техн.пр-ва стрсь

»ai: мат.п^щир. ;нрьовсй басы дгя решен.пробл.увел, товаров на-1 од и. п отр еб. -г .Ташкен т. 1989г. С Л?.

3.Сир •.■ггздинсв 1\Л., Сидйксиа Т.Д., Рахнанбвксв И. Взаимо-(ойотрнн тзоеовгй породы с эолсувлаксм и свойства полученных с-б-•емцев посла обжига.//У?б.х1'к.журнал. 1990г.»5 С.75-77.

5.Л.п. W8539I7/33/0-Ü5259 (СССР; "Шихта для изготовления стек-, :гкррзталл> неких 'материалов" .//Сиротилдинов H.A.. Рахмакбеков Н.,

Сидикова Т.Д. Онубликованно в Б.И. 1990г.

б.Сражидцинов H.A., Сидикова Т.Д., Рахмакбеков Н. Влияние эолошлака и кварцеодержащих отходов на фазовый состав и свойства лессового сырья.//Узб.хим.лурнал. 1991г.№4 С.65-67.

6.Рахманбеков Н., Сидикова Т.Д. Технология получения стекла и стеклокристаллических материалов.//УЗъ.хим.журнал.1992г.№2.С.22-26.

7. Серикова Т.Д. Стеклообразк.тз мач.•¡риалы на основе отход ее пра/ышленнос/я. //Тезисы докладов Межреспубликанской научно-техп i-чоской кок'.гренции процессов химической и пищевой технологии "Про-цессы-93" часть 2.г,Ташкент 1993г.С.21.

8.Сидикова Т.Д., Иркаходтаега А.П. Стоклокристаллический материал из отходов производства,/1'езисы докладов в конференции молодых ученных, посвященная 50-летию Академии наук Республики Узбекистан . Ташкент.19Э4г.С. 3.

Соискатель:

"Золошлак,лесс тупрок ва фоворитни бойитии чнкиндиси асссида олингая . шишанинг хоснл бултеп»крнсталланчщ хусуеинтларн »а хоссалариниомли Т,Д.Сидиковаминр дисертацнясига

К И СКАЧА М А ;Ь Л У М ОТ

Мазкур ипда Ангрен зололланииннг ва ф'шоритнн бойктиш фабрика-си чикиндксининг фнзик-кимевий хоссалари,киче-ничералогик таркибн на уларнинг хоссалари урганилди.Иу чикиндилар асосида туаияган учлаычи система эолоаляк-лесс-фяоточикинди(Ф05)асосида пиша хоеил булии ка-раенларн.кристаляаган мига олиш иушш(н булган макбуя таркиб доираси ан'.шшб берилди.

Олинглн натижалар асозчда явсо-яолгаялнк:золошяак-ФО$:205-лесе аврсида икккяй'г«! сиздсмая&р.чп вивм уосил будка »уаарнинг1 ирмауаяла-няп гусуоигги аа ||из1ГК02иЛ-к«чз»иЯ мдкшсотяар натнжалари базн этил-ган.

ЗннсвпЯ 5изич.-;з:га-киаеяи8 тпд'-тго? усулларндан (¿оПдаллнган гол-па ктза5г.п1Ц1.:-:г хоссаксг/.иг.! у;-.1'-рг.щч уларнинг таркпбига богяиклигг; й'штлчб бервдгаи.

Яратилган шш&карнииг фишс-чиыевий на тзхнояогик хоссалари тарязби кз г^дврилгвй зраенига йснуни:;глц)и урганилган.

!!';• т.-п;г;;-с1тчя>/ чнте-.-'^да ърчетагш-икз згераенини ..ая*лле?-гируа~ г чу-^рг"-»? .^.лд^ кр^о^а.^.^и:-«!! оишалср осэравкла-

рч 'ал Еароитлерч" ерпупб берялган.

г якс-тшпг^ял ''утгл б.;,;ан вьсъсАиит.з* гатта

ж;сш ст'тлзгап наггбу.:' гср:-ш5 доиряскд,,: ма:"*адгр, мупо^.ик *у"гчг: хосс«..г:; юетг ^ аршбкнч таилаб олиа инконтш Сврадиган"таркиб-хосиаи диегря№:вси .'урилди. ••■ •

Ушбу мадь- асослангшг натижалар зоосида ар»о;{ *ом слтяар.цан фой гтланган голда кристалланган ниша плиталар яратилди.

"Сияикатниалаб чигариш бирлашасида яратилган лиги тортбяи тк-ианинг тажриба наиуналери олиндн га уларни саноа^га тацбик килим

>77 минг сум со|: фаиди келтириам хисоблаб аникяачди. (1939 йил базго-:и билаи.)

R E ¡5 U 11 E

on Thesis of SIDIKOIM T.i. titled "Glass forming, crystallization end glana property oil the baEis of oish nlncB, loess end fluorite waste", represented for competition of on Academic Decree of Candidate of Scienos (Techn.) on upeoiality 05« 17.11 -Technology of silicate ond refnictory non-metallic, material a

The civen research viorl: vine fulfilled in the laboratory of chemiptry of nilicotes of the Iriatitute of Chcmiptry, jicademy of Sciences, Republic of Usbekiatnn. On Thesic theme 8 scientific isorks viere published, one mitHority certi ftcrte of the USSR wns received.

The work is devoted to renenrch of physical-find-che-,ileal characteristics of ooh olof;o of the An;;rcn iieat and Power Plant co well as waste of fluorite concertruUiir; production (voi')« mid proceneeo oi clans fonnine; in the eastern of loess - a eh r.lag - FOPi to e::po,"6 nil optimal structure, on which {-¿.»on nyntbeoia r.nd nlnsa-cx-yctnlline nateri&l with the npeciXied pj'ojwties ihp;y be popciblc. For the firci tine, the tjrlratic retf: j.'cher. oi procopseG of c^fco ioniinr, oryr.tnl.H2ntio;i, structure oi' glnss nyntheni or. itio booic of c wr>rori tionr; loecs - or;h r;la;? ooli iil.fi:;; - l'OP; j.*1 - locco unci of kvipia ;:yntei: - locno - nail clfij; -VOP, vjore cnrrii'l out.

It via ; '.".died c specific" rphero of .".Visa compound, pcrni.t^ ted to receive» nns-cj'ys t»<1 1 ino rict'.rinls without Introduction of Initio loin nt r.lncc cookin.-. tfs.,»j»«-rft'jx-e of 1300-1400 c0.

•taviuc n«<id o mo Ww-mticnl planning of e:;;>m\l;.ieji t, it won constructed ¡i ;;rnph "conpound - properties" of loeel section oi' vyvtm, inclu.Ur..'; o mu-jt part of jtlnari fomin;: ¡sphere, oernit-tin,r to choose c'-'-'uouiids raid to ryntlioRice the ^lacrjeo with ne-ccasnry physical ond cheni'jol proper ¡.ica.

'Ihe work o lion a r>ciei tific gaounded resu3to of new conpoundn of .^Ino.'i for .-;liico-aryrta;.linc tiles from undoiicit row materials.

The developed optical compounds of ; loar ore rccoiK.ienied iirfco production mid iiieulcnted into "SJ.licat" S<:icuti£ic and Production Accociotion v:i th economic ei'i'cct of 677 tUot'r.rbl in pricer, of 1989. .