автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Технология и свойства теплоизоляционных материалов на основе металлургических и химических шлаков Казахстана

; ' Г* < --i

МИНИСТЕРСТВО НАРОДНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАЗАХСКОЙ ССР

АЛМА-АТИНСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ(ААСИ)

На правах рукописи ВАХИТОВ Абдурахим Абдухалилович

ТЕХНОЛОГИЯ И СВОЙСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ШЛАКОВ КАЗАХСТАНА

05.23.05— Строительные материалы и изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алма-Ата, 1991 г.

/

Работа выполнена в Алма-Атинском автомобильно-дорожном институте.

Научный руководитель — кандидат технических наук, профессор

Ни В. В.

Официальные оппоненты — доктор технических наук, профессор

Сайбулатов С. Ж.

— кандидат технических наук, доцент

— Брагин Б. А.

Ведущее предприятие — Казтеплоизоляция

Защита состоится 21 ноября 1991 г. в 14 час. на заседании специализированного совета К 058.05. 01 в Алма-Атинском архитектурно-строительном институте по адресу: 480123, г. Алма-Ата, ул. Обручева, 28, ауд. № 240.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алма-Атинского архн-тектурно-стронтелыюго института.

Просим Вас -принять участие в защите и направить Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью, по адресу: 480123, г. Алма-Ата, ул. Обручева, 28, специализированный совет.

¡8 »

Автореферат разослан « /С » _1991 г. №

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

К. с. ШИНТЕМИРОВ

^дел | 0Б1Щ ХАРАКТКР.-'СТЖА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ Одной из важнейших задач социально-экономического рязвития страны ио^но считать задачу расширения производства эффективных строительных материалов'и'изделий на основе местных видов сырья и отходов промышленности, а такге рациональное использование природных ресурсов и улучшение экологической обстановки.

К числу эффективных строительных материалов, позволяющих снизить капитальные затрата при строительстве и сэкономить энер-гогопливные ресурсы относятся тепло- ;*, звукоизоляционные материалы.

. На предприятиях цветной металлургии Казахстана скопилось около 35 млн.тонн шлаков, уже давно вызывает необходимость их Комплексное использование, т.е. помимо извлечения цветных и редких металлов стоит задача использования циакообраэующих ингредиентов. Одним кз наиболее эффективных способов использования силикатной части шлаков является организация производства минеральной ваты и изделий из неё.

ЦЕЛЬ РАБОТУ - разработка состава и технологии теплоизоляционных материалов на основе металлургических и химических шлаков.

В соответствии с поставленной целью резались следующие задачи: - разработка технологии производства минеральной ваты из обедненного медеплавильного шлака с использованием тепла плакового расплава при вторичном металлургическом процессе, с корректировкой его химического состава путем введения в него ряда добавок,

- разработка дешевых негорючих связутацих для минераловатных плит повышенной жесткости (ПШ) с частично*! или полной заменой фенолоспиртов, применяемых для этих целей в настоящее время.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА Установлена возможность совмещения, процесса обеднения огненкожидкого плана Карсакпайского металлургического завода и корректирования его состава в одном тепловом агрегате с последующим раздувом и получением минеральной ваты.

Разработаны установки для определения вязкости шлакового расплава и теплопроводности минераловатных изделий.

Выявлена зависимость вязкостных свойств ялпмосиликатш.'х расплавов от природы ионов. Показано, что повышенное содержание оксидов типа С,ЛЫК Й<1{\лл£1 и Л( >способствует увеличение, а оксидов Л¡7.1 С, Р(1>, и уменьшению вязкости расплавов п "предкристаллияпционной области".

Разработаны принципиально новые составы экологически чистых связующих веществ на основе жидкого стекла и фосфорного шлака или каолиновой глины, обладающих повышенной•химической совместимостью и адгезией к волокнам минеральной ваты, взамен токсичных фенолоспиртов, применяемых в настоящее время.

Определено, 'что глинистые вещества предотвращают корродирование волокон шлаковой ваты жидким стеклом, что способствует повышению долговечности изделий.

Новизна технических решений подтверждена авторскими свидетельствами (A.C. JPI209656 и A.C. ЙЕ40Э6П). ■ .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕплОСТЬ Разработана технология теплоизоляционных материалов на основе шлака Карсакпайского металлургического завода и связующее с применением гранулированного фосфорного шлака ЧГЮ "Фосфор", обладающих, высокими эксплуатационными свойствами, плотность - 200..,250 кг/м3, прочность - 0,20...0,25 ®а, теплопроводность - 0,053...0,056 Вт/м°С.

Разработаны и утверждены нормативные документы По производству и применении теплоизоляционных материалов. Минераловатше изделия по предложенной технологии могут выпускаться на действующих заводах без существенных изменений традиционной технологии]

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ Результаты исследований подтверждены производственными испытаниями на предприятиях треста Каэторгстроя,

Ожидаемый экономический эффект от производства изделий полученных на основе шлаков цветной металлургии и применения новых неорганических связующих складывается из расширения сырьевой базы и снижения себестоимости в среднем на 35«.

Экономическая эффективность шлаковатных изделий на неорганическом связующем с различными объёмными плотностями по сравнению с минераловатиыми изделиями на органическом связующем составляет: 20Ö кг/н3 - 6,04 руб.и3

250 кг/м3 - 6,27 руб.м3 , 400 кг/м3 - 3,44 руб.м3

АПР0БАЦ/Ы Основные положения диссертации доложены ц одобрены на всесоюзной конференции "Шлакощелочные цементы, бетакы и конструкции" /г.Киев, I36'Jr./, на научно-практическом семинаре "Переработка шлаков цветной металлургии и их использование в ипродном хозяйстве" /г.Челябинск, Г?£1г,/, на научно-технических

конференциях Усть-Каменогорского строительно-дорожного института /г. Алма-Ата, 1984-198Угг.Л

ПУБЛИКАЦИИ Но материалам диссертации опубликовано 8 работ, в т.ч. 2 авторских свидетельства.

СТРУКТУРА Л ОБЪЁМ.РАБОТЫ диссертация состоит из введения, б глав,.выводов, списка литературы из 137 наименований и 3 приложений. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, в Т.ч. 34 таблицы, 25 рисунков и 16 страниц прило-кенич.

СОДЕРЯАиЛЗ РАБОТУ

В работе изучалась возможность применения обедненного медеплавильного шака в производстве минеральной ваты и минерало-ватных изделий. При этом, способ обеднения, разработанный институтом металлургии и обогащения Ан КазССР, позволил получить в едином цикле медистый чу/^ун для цветной металлургии и при соответствующей корректировке специальными добавками шлаковый расплав для производства минеральной ваты.

Теоретической основой работы по применению обедненного шлака в производстве минерально?} ваты послужили исследования советских и зарубежных ученых: Н.А.Вернадского, Л.В.Гребенникова, А.Л.Жилина, К.Э.Горяйнова, Р.О.Табольекого, П.Ф.Пан|>илова, И.И.Китайгородского, А.А.Аппена, М.А.Матвеева, Л,П.Ни, С.П.Панова, А.П.Теркина, Б.А.Брагина и др. авторов.

В работах этих исследователей показана возможность использования гранулированных доменных шлаков для производства различных строительных'материалов. Однако ими не было уделено достаточного внимания вопросам применения медеплавильных илаков в производстве теплоизоляционных изделий.

Для изготовления минераловатных изделий повышенной тест-кости в Советской Союзо и за рубежом в качестве связутего используют фенольные спирты, потребность в которых обеспечена лишь на 40*. К тому же фенолоспирты обладают суиеств'зннкмн недостатками - токсичностью, гордостью, что не позволяет их широко использовать для теплоизоляции тепловых агрегатов, в морском судостроении и пр.

Эта проблема мочет быть реисн.ч путем закону фенолоспиртов

неорганическими связующими* получаемыми на основе раствора силиката натрия, нейтрализованного алюмохромфосфатными соединениями или ортофосфорноЧ кислотой и молотым фосфорным шлаком.' Минераловатные изделия по физико-химическим свойствам при этом отвечает нормативным требованиям.

' ЖГ0Д.МА РАБОТЫ Выбор оптимального состава'шлакового рас-г плава производился по оценке его вязкости,, плотности, поверхностного натяжения и минералогическому составу полученных проб, а также по'технологическим параметрам изготовления шлаковаты.

Для исследования вязкости шлакового расплава в работе был применен усовершенствованный автором электромагнитный вибрационный вискозиметр, в основу которого заложена идея конструктора С.В.Штенгельмайера. По чертежам, разработанным диссертантом, изготовлена рабочая часть вискозиметра.

Определение вязкости шлакового расплава производилось до и после обеднения шлака с добавками доломита, кокса, известнякапри температуре IiC0-I400°C. Вязкость шлакового расплава колебалась от 150 до 2,4 Па-с. Установлено, что для образования нитей шлаковой ваты вязкость должна лежать в пределах от 2,4 до 4,о Па.с (температура от 1400 до 1250°С).

Плотность шлаковых расплавов определялась по методу максимального давления в пузырьке газа, а также расчетным путем по формуле Д.И.Менделеева

j>t e - К*),

где j)t и р0 - плотности при данной температуре и при 0°С; к - модуль термического расширения жидкости; t температура в °С.

Плотность шлакового расплава при температура* 1250, 1300, 1350 и !400°С составляет соответственно 2673, 2666, 2660 и. 2654 кг/мэ. •

Поверхностное натяжение силикатных расплавов рассчитывалось, по формуле Аппена при температуре 1300°С.

.. <j -■ 386,4 ¡:Ал. ' ...

Для получения шлаковой ваты использовались валковый и воздушш-дутьевой способы. Первый способ осуществлен с помощь»

лабораторной центробежной установки конструкции Ь,!П.П и'институт Теплопроектл (г.Посква).

Для усиления процесса волокнообразования в зоне вращения валков подавался схэтый воздух под давлением 0,I лПя.

Для получения шлаковой вп'ти на лабораторной установке по второму способу применялась специальная раздувочная головка, позволяющая изменять температуру шлакового расплава и давление дутья.

Оценка свойств шлаковой ваты производилась по стлвд'зрткым методикам ГОСТа 46<'0-С4 "Минеральная вата"' и ГОСТа 17177-87 "Материалы строительные теплоизоляционные".

Измерение коэффициента звукопоглощения производилось на интероферометре и частотном анализаторе института В.'Штеплоизо-ляция. Минераловатные изделия повкгленной жесткости ([МП получали по методу гидромасс, при этом определяли однородность распределения связующего в изделиях, измельчземость минераловатных волокон. По этим параметром подбиралось соотношение метсду твердой и кндкой фазами, длительность перемешиьания, число оборотов меаалки и способ сушки.

Исследования по частичной замене фенолоспиртов (25*) на композиционное неорганическое связующее проводились в укрупненных лабораторных условиях института ВН.;,,'теплоизоляция.

В качестве сырьевых материалов - медеплавильная шяпк, доломит, глина, жидкое стекло и фосфорсодержащие вещества.

■ Для анализа фазового состава в работе применен» петрографический, химический, термографический и рентгенэструктурный анализы.

технолог; 1Л получги.я шшоюл в.\тл :.о обэдешх ¡.вдашишга шков.

Результаты исследосаний влияния Температур!! расплава и даилз-ния дутья на свойства :: выход макано.'! изти прпгедень: г таблице 7.

Таблиц" -

Влияние температуры расплат и дтгленпк дутья нп выход и кпчестпо шлагэ-ой ечтк.

явление дутья, .1.1а , Температура! ¡рлеплизл, ! «С 1 ! ¿¡нход пат;;, г! ! С?о ч'Тгд гткого" г.атг

¡К '.'-.I! < !К.Ч:!С.';:>КО'- Г.элчшл, .ТОЛ-¡••ОН, ! 1 ! : - V 1 ■! '

- ! ! ; : :> ! - . -

- а -

Продолжение табл. I

т ± 1 ! 2 . (... ! 3 ! ! 4 ! ! ! 5 ! * С ! 7

0.1 1300 48 180 51,0 50 . 50,0

11 67 ' 100 ■ г'Цо • 24 0,0

0,3 73 00 2Г, 0 21 8,0

0,4 67 : 65 18,0 16 7,0

0,1 1350 ' 66 165 40,0 31,7 !35,0

Г. ~1 73 140 32,0 20,3 00,0

0,3 1, - 7Ь. 1.0 15,0 10,0 ■ 55,0 ■

0,4 Л Л 90 т т с 6.2 • 45,0

Данные табл.1 показывают, что повышение температуры расплава (при давлении дутья от 0,25 Жа и шлг.е) практически не влияет на выход Шлаковаты. За. оптимальную величину давления дутья можно принять 0,4 ЫПс, т.к. дальнейшее его повышение не влияет на процесс образования шлаковаты. Температура расплава и давление дутья оказывают существенное влияние на величину средней плотности 'ллаковаты. Яри давлении дутья 0,15 до 0,35 Ша достигается максимальная разница в средней плотности шлаковаты* что связано по всей вероятности со структурой образующихся волокон шлаковаты. Значительное влияние на длину волокна при прочих равных условиях оказывает даже незначительное повышение температуры расплава.

Лсходя из нормативных требованиГ!, предъявляемых к шлаковате, необходимо выдерживать давление дутья 0,35-0,4 МПа и температуру расплава Г325°С.

РАЗРАБОТКА СЗЯЗУЩЕГО ДК ПРОИЗВОДСТВА '

тшолзолдалоних :42дпх;л ;:з ыаково;! влта.

Основным сдергивающим фактором получения минераловатных изделий является остры! дефицит фенолоформальдегидшх смол' (фено-лоспиртов), о чем было сказано выше.

Для разработки неорганического связующего нами использовались натриевое жидкое стекло с добавками (масс.%) хлористого кальция ,(,,3-3,1;), бокситового хтака Ц,С-!5,С), сульфата нлтрия • Л,0-7,0), алюмохромфссфагкых комплексных солей ,АХ1С) и,С-3,С), орто^о спорно Л к.к-лога Л,0-2,5), фосфорного ¡шмкя С,С-5,¥). При зте ' ог:и;.'.!пяьноГ: БеличиноЗ рН является величина в пределах от 1С,0 до "1,5. Ир- изгого5леи;:а ¡маковчгк-ое ;<здел;:Я максимальное содержанке чидкого стекла - 15?., добавок С - 1,3,5, фосфорной

кислоты - 0,55?, фосфорного шлака - 2,6%.

Минералеватные изделия на этом виде связующего получаются негорючими, водостойкими и достаточно прочними (Рст от 0,0? до 0,27 Ша при объёмной плотности 200 кг/м3).

Кроме того, изучен состав связующего (масс.%), включающий каолиновую глину - 10, натриевое жидкое стекло - 20, асбест - 5. Установлено, что в таком составе глина предотвращает расстекловн-вание минеральной ваты жидким стеклом вследствие связывания его в алюмосиликатные соединения типа натролита, который практически нерастворим в воде, а асбест уменьшает миграцию связующего вещества при сушке и способствует получению однородной структуры изделия, а такте повышению его температурестойкости. При этом минера-ловатные плиты повышенной жесткости имеют объемную плотность J3 = 200 кг/м3, теплопроводность Я = 0,056 Вт/м°С, предел прочности на сжатие = 0,35 ffla Спри IC/í деформации), что в 2,5 раза вьгае прочности плит, в которых связующим является формзльдегидная смола, Допрессовка изделий при. удельном давлении 0,25 Ша позволяет получить их предел прочности при статии 0,8 МПа с объёмной плотностью 400 кг/м3.

Плиты обладают водостойкостью, негорючи и имеют хорошие звукоизоляционные свойства. ■

В табл.2 приведены результаты влияния состава связуотцего на свойства изделий повышенной жесткости (ГН).

Таблица 2

Состав и свойства минераловятннх изделий

повышенной жесткости

Количество ксм-!|ТГ ~ n ~ ^, 'Объем-* .'прочность rióc-Юбъемн.! понентов в пе- »¿щ ная ¡ле j-сут.рыдср!плотн. !r.,rr¡n

ресчете на су- !~прй ! ~ !плотн. !жки в 100% !после 3!' " £ хой остаток, % ¡ сжатии?из^е Í кг/м^ ?влаге, .Л1а jgff-w-j

?ёноло-!неорга-|'Х_ при-ГГ^-нссть,

спирты, ¡„ическ.!^- . ^ ; ,

_? вдее Í_}__!_'форм. !___!кгДг ! .

100,0...- 0,062 0,0256 - 278,3 0,0.7 О,ОГО ■ 310,8 1,6 75,0 25,0 0,126 0,1310 325,0 0,15 0,15-' 32:,С 6,?

Из данных табл.2 видно, чт1 при применении композиционного связующего повышается водостойкость минерпловаткых кяделий.

ФАЗСВиа СОСТАВ ПРОЕКТОВ ТВЕР^^Н^и!

СЛСТК.Ы "ЯШОаШЮВОЕ МЛИЩЕЕ - ГЛЖХТОЕ БЕГСТВО". ,

При изучении даного вопроса состав гидромасс рассматривался в виде системы: "глинистое вещество Ч жидкое стекло".и "фосфорный шлак - глинистое вещество - жидкое стекло".

Для проведения экспериментов применялись Чимкентский гранулированный фосфорш.'й шлак, лессовидный суглинок Алма-Атинского кестрояденкя, ыонтмориллонатовая глина Соколово-Сарбайского месторождения, соли алюминия лхлористый аммоний, алюминат натрия), натриевое '^[дкое стекло и шлаковые минералы - двухкальциевый сили -кат £-модификации-и псевдоволластонит. .

Химический состав шлаковых минералов и их осноЕШе. опти -ческие показатели, следующие:,

■^-Ср^ ■ : химический состав: ЁаО - Ы\1%J ■

показатели светопреломления-: ^ # :

^ : химически* соста1:: ОаО - Л) >14 % / Л 1\ - V?, Ы % _

показатели светопреломления: - *,(&>£• /,£/р

Смешивание шлаковых минералов с растворами силиката натрия позволило получить свяэущее вещество-активностью от 67 до Ша, что в 6-12 раз ьыше, чем активность шлаковяжущего , изготовлен!«го на воде. Значительный рост прочности связующего вещества обтлс -няется изменением состава его фазового за счет новообразований. Выявлено, что.продуктами взаимодействия шлаковых минералов с жидким стеклом являются низкоосновные гидросиликаты кальция типа С5Н(В) и натриево-кальциевый силикат.

В процессе ¡экспериментов установлено положительное влияние каолина-на связующее вещество. Глины отличаются сложным полиминеральным составом, поэтому сначала били исследованы'более простые сиз»емы ("А1СЬ-, силикат натрия" и "алюминат натрия - силикат натрия". Изучение пК-спектрограмм показало, что в первом случае образуется гидротированш й кремнезем ;полосы 1020-'!СЗ/ см"', 780-

си"* .и 470-IX; см-' ) и гидроксид алюминия, во втором - аяю-моси.тикатные соединения в аморфном л субмикроскопическом состоянии. При реакции глинистых веществ растворами силикатов натри»!, во-первых протекают обменные взаимодействия ме-кду катионами и анионами глинисто! о вещества и реагента. При этом модифицируется поверхн:ть гллйистого се^оства, что способствует изменению его

физико-механических свойств, особенно связующей способности. Об этом свидетельствует изменение величины емкости объема глин и суглинка, а также их пластической прочности. Так, величина емкости объема глины снизилась с 7Б,5 до 25,4 мг-экв/ЮОг, а пластическая прочность увеличилась с 0,85 до 2,~8МПа. Начавшиеся превращения приводят к глубоким внутренним изменениям в глинистом веществе: возрастает в них содержание диоксида кремния и падает количество оксидов кальция, келеза, алюминия. Все ото указывает на переход ионов Саг\ Al'."Fe'в гкидкую фазу, которые взаимодействуя с с.стивным кремнеземом образуют алюмосиликатные соединения типа анальцима и гидронефелина. Возникновение зтих соединений подтверждается комплексным физико-химическим анализом. Так, наряду с обычными диффузионными максимумами, характерными'для исходного продукта, наблюдаются и новые различной интенсивности рефлексы: ■1,01; 3,70; 2,56» I0~íüm, которые свидетельствуют об образовании поверхностных соединений алюмоспликатного типа - анальцима состава 0Х nHt0, а также хемосорбированных анионов кремниевой кислоты, которая обнаруживается по показателю светопреломления, равному 1,50.

На рентгенограмме глины дополнительно идентифицируются слабые рефлексы низкоосновных гидросиликатов кальция.

Ра термограммах образцов на основе глинистых продуктов и жидкого стекла выявлен ряд термических.эффектов, которые могут быть отнесены к возникшим новообразованиям типа анальцима и CSH/1/ Исследование продуктов взаимодействия силикатов натрия ■ со шлаковой вато/. показало, что химическая стойкость волокон существенно не. отличается от устойчивости материала из которого они изготовлены. Однако, разрушаюь-п они интенсивнее при воздействии агрессивных растворов, вследствие чрезвычайно развитой поверхности.

доследование взаимодействия шлаковых волокон с раствором "силикет! натрия проводилось не только с отим реагентом, но и в сочетании его с другими компонентами связующего, применяемого для твердения минераловатных плит.

Исследование проводилось на следующих системах: ■- маковая вата кидкое стекло,

- алшЕопая тта • :.:цкос стекло , каолин;

- jjiaicofi-iH i/vi'íi . ,;пд|;ое стекло каолин ■ асбест.

По данным рентгеноструктурного анализа шлаковая вата имеет широкую диффузионную полосу, характерную для аморфных структур, так называемое "аморфное тело". По своему составу оно близко к волластонитовому стеклу (2,33, 2,02«ГО-*0). ИК-спектр шлаковой ваты содержит широкую полосу с сильным поглощением в области 300-1200 см-''(глубокий максимум при 1010-.!040 си"' и более слабый при 940 см-1), а также полосу поглощения в области 460-510.см"' и слабым поглощением в области 720-650 Ш{-спектр подтверждает

данные фазового рентгеноструктурного анализа о наличие в шлаковой вате волластонитового стекла. Алюминий встроен в свободные полости стекла, чем объясняется разрыв структурной сетки (рис.^ ).

На кривых ДТА (рис.ЛГ) зафиксированы три экзотермических оффекта при ЗЭО, 455, 615°С, которые очевидно связан« с выгоранием органических веществ и два экоотермических-при 850С, отвечающих полиморфным превращениям кварца и СЮ5°С обуславливается процессом кристаллизации волластонита. При добавке жидкого стекла с модуяем 2,7 к минеральной вате на рентгенограмме и Ж-сиектрограмме изменений практически не обнаружено, но в этом случае на термограмме экзотермический эффект при Э05°С и появился экзотермический пик при 85С&(рис. ^), Это можно по-видимому объяснить разрушением шлаковаты под действием жидкого стекла и образованирмгелевидного одноосновного гидросиликата кальция типа С5Н(I), в котором часть ионов кальция заменена ионами алюминия.

ИК-спектры поглощения ({А) и термэграмма (б) продуктов взаимодействия шлаковой ваты с раствором силиката натрия и другими добавками. ______

I - шлаковая вата; 2 - шлаковая вата .раствор силиката натрия ;

3 - шлаковая вата t раствор силиката натрия каолин ;

4 - шлаковая вата < раствор силиката натрия каолин ■ асбест.

Рис./

Анализ рентгенограммы образцов, полученных из шлаковой ваты, жидкого стекла и каолина показал, что на ней'появились полосы небольшой интенсивности каолинита AlgíOH)^- tftg Og): 7,14, 4,35, 3,83, 3,56, 2,54, 2,38, 2,20, 1,ЭЭЭ7 1,537, 1,483-IO~iom, а такте диффузионные максимумы кварца: 4,23, 3,34, 2,45, 1,717,

ь.езв.ю-^м.

Линии 2,88 и 3,08'по-видимому, можно отнести к линиям новообразований гидроалшоснликатов натрия (цеолитов) тина натролита A'ax {J^ ÜeJ-l/fjO. На ИК-спектрограмме (рис. Ja) кроме полос поглощения, принадлежащих каолиниту, имеются полости 680, 640 и 605 см"^. Размытая полоса 1640 см~1 указывает на присутствие в новообразованиях вода. В этой области кривая идет нитке по сравнению с предыдущей. Это тоже подтверждает присутствие натролита. На термограммах имеются эндотермические эффекты при 260 и 37 370°С, которые связаны с испарением воды. Эндотермический эффбкт при 565°С обусловлен полиморфным превращениям кварца, а также амор-физацией каолинита. Экзотермический эффект при 918°С объясняется кристаллизацией валлостонита.

Таким образом, мо-кно утвер-вдать, что в системе в первую очередь происходит взаимодействие каолинита с жидким стеклом с об, разованием натролита. шлаковая вата в этом случае не подвергается • корродированию.

При изучэнии взаимодействия компонентов в системе "шлаковая вата-жщноо стекло-каолин-асбест" с помощь» рентгенограммы замечаем появление полосы хризотила .Ui/t (0Ч1Д, ■ /V(гOs-)-'3,ó5, 2,5С2, LC'"xUm, входящего в состав асбеста. Полосы, отно-

сящиеся к каолиниту, стали интенсивнее по сравнению с предыдущим составом.

¡1л Ж-спектрограаме в области 550-650 см-1 ход кривой стал ниже. Ото объясняется наличием хризотил-асбеста (.рнс./а).

i.a термограыме \pac.ff) по сравнению с предыдущей кривой появился экзотермический.эффект при С65°С, что связывается с разрушением в структуре хризотила группы Olí. Экзотермический процесс . при ?1Ь°С отвечает Кристаллизации волластонита.

Результаты исследования химического корродирования шлако- ' вых волокон под действием \%ното раствора ортофосфорной кислоты показали, что волокна, обработанные кислотой начинают разбухать и далее полностью разрушаются. Под электронным микроскопом видно (рис.2#), что воздействие на шлаковые, волокна ЗЙ-ного раствора Л'аСН и 30%-ного раствора жидкого стекла приводит к заметному их корродированип.

Волокна шлаковаты, обработанные

реагентами увеличение ЗОСО раз).

а - исходная шлаковата; б - шлаковата, обработанная 30#-ным раствором силиката натрия; в - шлаковата, обработанная 3^-ным. раст -вором гидроксида натрия; г - шлаковата, обработанная смесью раствора силиката натрия, каолина, асбеста.

Рис.2 .

В то же время обработка волокон смесью жидкого стекла, као -лина и асбеста (рис.2г) предотвращает корродирующее действие ще -лочного реагента - жидкого стекла вследствии того, что на шлаковую ва"у действует не жидкое стекло, а продукт взаимодействия каолина и асбеста с силикатом натрия.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Расчет экономической эффективности показал, что произвддство шлаковой ваты из обедненного огненножидкого медеплавильного шлака позволит получить экономию в сумме I,62 руб. на I м3 по сравнению с получением минеральной ваты из горных пород или твердого шлака.

Экономическая эффективность от производства изделий из шлаковой ваты на неорганическом свяауицем с различной объемной плотностью по сравнении с изделиями, изготовленными на органическом связующем следующая:

з з

14 / ш и I п и • на х „3

\типа акмигран)

- при плотности 200 кг/м3 6, 0} руб. на I м'

- при плотности 250 кг/м3 6, 2? руб. на I м'

- при плотности 100 кг/м3 з, 44 руб. на I м'

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате проведенных исследований установлено, что для производства шлаковой ваты могут быть использованы обедненше медеплавильные шлаки в виде расплава, получаемого в процессе удаления ценных ингредиентов.

2. Подобран оптимальный состав и параметры расплава для получения щлаковой ваты. Рекомендованы следующие параметры расплава:£ = 1340 ± 20°С, вязкость от 2*8 до 3,2 Па«с, плотность от 26,54 - 26,60 кг/м3, поверхностное натяжение около 386 мН/м. При давлении дутья 0,4 Ша выход ваты с. плотностью от 85 до 100 составляет ООЙ. Шлаковая вата удовлетворяет требованиям ГОСТ 4640-84.

3. В качестве минерального связующего следует применять растворы жидкого стекла, модифицированного различными добавками. Для шлаковых плит повышенной жесткости рекомендуются следующие составы связующего:

I состав (в масс.«):

жидкое стекло - 15, ортофэсфорная кислота - 1,5, молотый гранулированный фрсфорный шлак - 2,6, вода - 81 (вяжущее с короткими сроками жизнеспособности). Связующее готовят путем разбавления жидкого стекла до плотности 1200-1250 кг/м3 и раствора ортофос-форной кислоты до 3% с последующим смешением (рН смеси должен быть в пределах от 10 до 11,5);

II состав (в мйсс.%):

жидкое стскло - 20, каолиновая глина - 10, асбест - 5, вода - 65 (свлзуюдее с продолжительным сроком жизнеспособностиисключающее дорогую и фондированную ортофосфорную кислоту).' Получаемые с таким связующим минераловатные плитн повышенно"! жесткости ШГП(), а такде плиты твердые 'ПТ) имеют повышенную еодостойкость, температурную стойкость и практически несгораемы. Прочность плит повышенной жсотаости с плотностью 200- 250 кг/м3 соответственно 0,20-0,25 Ша теплопроводность - 0,053-0,056 Рт/м-°С, а также прочность твердых плит с плотностью 400 кг/м3 - 0,8 Ша, коэффициент звукопоглощения при чпс.тотп 125, 200, 40<\ 5С0, Г ООО, 1250, 7600 и соот-ггтотгпшт 'VI'. 0,0;с, 0,50, 0,03, 0,67.

' . дтгнг.:« рснтгоносгрукгурного, "К-спектроскопического, терм-:«!'скт* и .•-•ллктро!|!!оми1фогкопичсского анплгяор, устлновлено.

что стабильными продуктами взаимодействия шлаковых минералов (псевдоволлягонита -^-Cg-^) с растворами силиката натрия, а также фосфорного шлака, глин различного состава с этим же реагентом, являются:

- при реакциях со шлаковыми'минералами', низкоосновные гидросиликаты натрия и натриево-кальциевый гидросиликпт;

- при реакциях с фосфорным шлаком: низкоосновные гидросиликаты кальция типа С'Hi В).

- при реакциях с глинами протекают обменные взаимодействия мезду катионами и анионами глинистого вещества и реагента. Величина емкости обмена зависит от их природа и колеблется от 10,1 до 34,8 мг-экв/ЮОг. В дальнейшем в системе образуются гидроалюмосиликаты типа анальцима, -гидрагированшй кремнезем и иногда низкоосновные гидросиликаты кальция типа Cill/I/. Пластическая прочность глинистой массы, заформованной на чсидком стекле, примерно

в 6-10 раз выше, чем у глинистой массы на воде.

4. Установлено, что при взаимодействии шлаковой ваты с раствором силиката натрия наряду с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция типа С/il/I/ происходит разрушение волокон под действием этого реагента. В го же время, в присутствии глинистого вещества и асбеста разрушение резко тормозится вследствие того, что в системе идет в первую очередь реакция ме'кду указанными компонентами массы. В этом случае в системе новообразованиями являются гидроалкмосиллкати натрия тиги ватролита.

5. Экономическая агГфективность ялаяоватных и ядели?! на неорганическом связукгдем с различными объемными плотностями по

■сравнению с минерэловатными изделиями на органическом связующем составляет: кг/м3 - 6,01 руб.м3 25'? кг/м3 - 6,2? руб.м3 100 кг/м3 - 3,41 руб.м3.

Получение илчкоратных плит твердых и повьтненно^ жесткости на основе промитленнкх отходов, в частности обедненного медепля-рильного плякп, расширяет сырьевую базу строительных мчтериялов, снитлет экологич'^нуо опасность п крупных промышленных центрах Казахстана.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Шелудяков Л.П., Саранча Е.Т., Вахитов A.A. Вязкость алкмосиликатных расплавов системы

//Труды института химических наук АН КазССР, 1967, т.ХУ, стр.158-162

2. Назаренко »!.£., Шуровский В.Г., Вахитов A.A. Минеральная вата из шлаков медеплавильных заводов Казахстана //Строительные материалы, I77T, ÎPI2, стр.T0-TI

3. Назаренко 11.Ф., Вахитов A.A., Шуровский В.Г. Вязкость шлаковых расплавов медеплавильных заводов Казахстана

// в кн.: Теория и практика производства камнелитейных труб - Алма-Ата 1972, стр.ЭЗ-ЗЭ

4. Барановский Б.П., Акимов Б.М., Айдаров Р.К., Вахитов A.A. О принципах подбора связующего при производстве минераловатшх плит //Тезисы докладов: Переработка плаков цветной металлургии и их использование для нухд народного хозяйства. Челябинск, 1981, стр.25

5. Вахитов A.A., Ни В.В. Декоративно-акустический материал

//Информация Усть-Каменогорского строительно-дорожного института, Усть-Каменогорск, 1988, стр.2

6. A.C. !?1200656

Композиция для изготовления тепло- и звукоизоляционных изделий //Айдаров Р.Ж., Акимов Б.М., Барановский Б.П., Вахитов A.A., Горевой В.Г., Тульчилский C.B., Эйдукявичус К.К.//Открытия. Изобретения, 1986, !'5

7. A.C. :Г'Т4006П

Состав для изготовления декоративноакустического материала //Вахитов A.A., Пунанов Г.Т., Ни В.В., Данилов В.А., Попов Ю.А.// Открытия. Изобретения. ТЭ88, î?26

8. Пуганов Г.Т., Вахитов A.A., 1!и В.В.

Декоративные тепло- и звукоизоляционные плиты повышенной жесткости на основе жидкого стекла

// Тсэисн докладов: Шлакощелочные цементы, бетоны и конструкции, Киев. I.'8'J, стр.245.