автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Влияние кремнеземсодержащих флотоотходов на твердофазовые превращения и взаимодействия в силикатных смесях CaO-SiO2

МИНИСТЕРСТВО СРЕДНЕГО И ВЫСШЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ХИЛШКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИИ ИНСТИТУТ

- '■> Гл Г'

На правах рукописи

2 5"ДПР 1534

НИМЧИК Алексей Григорьевич

УДК 66.040.2

ВЛИЯНИЕ КРЕМНЕЗЕМСОДЕРЖАЩИХ ФЛОТООТХОДОВ НА ТВЕРДОФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИЛИКАТНЫХ СМЕСЯХ СаО-ЗШг

Специальность 05.17.11—Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соисканне ученой степени кандидата химических наук

ТАШКЕНТ - 1994

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

доктор химических наук, Заслуженный деятель науки Республики Узбекистан, профессор СИРАЖИДДИНОВ Н. А., кандидат технических наук, старший научный сотрудник УСМАНОВ л. Л.

доктор технических наук, профессор НУДЕЛЬМАН Б. И., кандидат химических наук, старший научный сотрудник КОПП Р. 3.

Ведущее предприятие: ПО «Ахангаранцемент» (Axai тара®, Ташкентской области).

Защита диссертации состоится 29 апреля 1994 г. в •te ча на заседании специализированного совета Д 067.24.24 в Таи кентском химико-технологическом институте (700029, Ташкен ул. Т. Шевченко, 1).

С диссертацией моя^но ознакомиться в библиотеке ТашХТИ.

Отзывы и замечания, заверенные гербовой печатью, проси направлять по адресу: 700029, Ташкент, ул. Узбекистанская, 1! Ташкентский химико-технологический институт, ученому секр< тарю специализированного совета Д 067.24.24.

Автореферат разослан « га » МОрЖЦ 1994 г

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

• Ученый секретарь специализированного совета

Н. П. ИСМАИЛО!

ОБШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность, теки. В настоящее время в связи а увеличзнисм .объемов жилищного строительства л коренным изменением межреспубликанских экономических, связей резко возросла потребность. Республики Узбекистан в строительных материалах и особенно в портландцементе, производство которого, является высокоэнерго- и'материалоешнш. Запасы природных сырьевых материалов к,ля их производства интенсивно уменьшаются, а разработка новых Пырьевых, карьеров приводит. к> непо-правикш изменениям природной среды. Мекэд. тем,, ряд предприятий народного хозяйства выбрасывает миллиона тонн различных отходов и вторичных ресурсов, которые по своим характеристикам и свойствам К017Т быть попользованы в произлодстЬо таких, строительных материалов, как портландцемент, керамические, фарфоровые и стеклокристал-лические в закен природных компонентов..Кроме того, они.содержат в своем составе кнкронримеси оксидов цветных металлов ('свинец, медь, цинк), а такке фторид кальция и др. которые присутствуя в силикатных сырьевых скесях, ускоряют процессы декарбонизации и мп-нералообразованля, снижая расход топлива на сбкиг. В этом плане представляют.больно;'! интерес флотационные отходы горнометаллурга-чесшзх производств. ' •

Для получения качественных силикатных, материалов необходимо глубоко изучить твердофазовке процессы, протекающие при. обжиге карбоната кальция и флотоотхоцов свкнцовообогйтигелыюй фабрики (СОФ), меднообогатительнок. фабрики (Л'ОФ), флюоритойбогатительной фабрики (ФОФ), своеобразно в'лияюиих на свойства полученных силикатных материалов. " - ~ ' •• •.

•Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы явилось систематическое изучение в широком.интервале температур вли"-гая флотационных отходов СОФ, МОЙ и <Ю£> ва кинетику и механизм т-иералообразовэния," а также на свойства полученных'портландцемент-шх клинкеров. . '.

В соответствии с"поставленной цель» были определены следующие задачи: , •

- изучить механизм твердофазовых превращений.и спекания при збяпг.е исследуемих флотационных отходов;

- установить влияние флотационных отходов на процессы декарбо-тзацип и твердофазовыо реакции в силикатных смесях и закономерко-)ти.образования основных минеральных фаз портландцементного клинкера;

— изучить пине ткну декарбонизации карбонатного компонента в сырьевых смесях портландцемента совместно с $иютацаонншли отходами

■ при термообработке;

- разработать оптимальный состав портланзщел;ентного клинкера Ь использованием флотационных отходоп СОФ, МОФ и <10$, в качестве креынеземсодержащего компонента. ,

Научная новизна. Комплексом физико-химических методов анализа изучая механизм гвердофазоэых превращений происходящих- при оожиге в смесях СаО - нэ основе карбонатного компонента и Дота-

ционных отходов.

Установлено комплексное влияние флотоотходов СОФ, ?.'.0Ф, <ЮФ на кинетику и механизм процессов шцерало- и клпнкерообрззования всле-дствии наличия в нес кислотных оксидов: к

ЙаО и ыякросодержаний даетннх 'металлов :<5"/> , Рв > Си, а такие СаРе. ' ...

Показано, что изменение соотношения в окстоке фяотоозход г известняк приводит и образованию иизкооснопнцх соединений в-смесях й долей известняка до 40/«, причем процесс новообразований являегс-я стадшпшм, и первой минеральной фазой является ортосиликат кальция

, „ /-1 Д,> О /~> л Л

образующий при. о о леи лысинях температурах соединения СдЮ ,

Сг Ии др.; в омеоях о 'флотоотходом ШФ конечными продуктами реакции являются мшеральше .фазы волластонита и псевдоволлаотониаа.

Установлено, что'ловкненге фазового содержания карбонатного компонента в смесях со всеми флогоотходоми приводит к образованию наряду с низиоосношшии клинкерными минералами и вцоокоосновшх Юпшкерных минералов - р С^З , С^А, С^АР характеризующихся

вяжущими свойствами, при относительно низких температурах.'

Выявлено, что флотациошшй отход СОФ обеспечивает более высокую реакционную способность сырьевых смесей, что обусловлено наличием в составе флотоотхоца минерализующего компонента СаЗ?2»

Впервые изучена кинетика декарбонизации карбонатного" компонента в сырьэвкх смесях на основе (^отоопсоцов и проведена математическая обработка полученных результатов.

Установлено, что механизм процесса декарбонизации изменяется о Еовиагкиек тгглературы и на цервой стадии происходит зародише-соразование ноша фаз на дефектах кристаллической реветки, а на второй кз стйдий процесс лимитируется д;••{Фузией компонентов через

продуктов ре акции дек&рбонкзшш:т.

л

Впервые вычислены основные кинетические характеристик!! процесса декарбонизации: константа скорости, диспе'роия, энергия активации, в оырьевих смесях на основе £яотоогходов.

Практическая ценность работ». Изучены процессы образования клинкерных минералов в портландцементиых сырвевнх смесях о исполь-зованиём флотоотходов и исследованы физико-химические и некоторые строительно-технические свойства цементов на их основе.

Апробация работа и публикация. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодник научных конференциях молодых ученых Гнститутя химии РУз (Ташкент, I98S-I989- гг.), на конфе- -'ренциях ВХО vw. Менделеева (Ташкент,•I9PQ г., Алмалнк, 1992 . г.), на ЕХ Ке.гдуняродиог.: Конгрессе 'по химии доцента (г.Ныо-Дейли,. 1Э92 г.). . '

Основные результаты руботи опубликованы d 5 тезиса и 5 научных статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из сведения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложения. Изложена на ISO страницах машинописного текста, включает 25 , таблиц, 30 рисунков; список литературы включает 135 наименований отечественных и зарубежных акторов.

останов содержал;® работы

Литературный обзор. Рассмотрено влияние кремнезеисодеряащпх добавок п отходов производств в качестве '.компонентов сырьевых смесей на механизм и кинетику- процессов декарбонизации и связывания ■ оксида кальция в двухкомпопенпшх системах п сырьевых смесях лЬрг- 4 ландцеиектного клинкера.

Рассмотрено влияние химического состава и веек физяко-химпчз-оких характеристик, кремнеземсодэржащих отхйнол на окороотв образования белитовой я алитовой фаз в ходе твердофазовых реакций иежцу компонентами сырьевой .смеси, '.

Показано, что наличие во многих отходах .примесей в виде оксидов различных металлов, играющих роль-, минерализаторов, непосредственно влияет на кинетику и механизм твердофазових'реакций г'реакций минерало- и клинкерообразованил.

Изучению влияния различных минерализующих добавок на процессы минералообразовяния, фазовый состав клинкерных минералов и их опой- . ства,посвящено большое количество работ советских и зерубежннх

' - ь

них: Торопова Н.А., Будникова П.П.Бойковой А.й., Е^знецовой Т.В., Осокиной А,;, Нудедъмана Б,ИЧ и др.

Установлено, что характер и механизм действия модифицирующих добавок сложен и не всегда воспроизводим, а одновременное присутствие нескольких элементов влияет на эффективность каждого из, них и часто не подчиняется правилу аддитивности.

Наличие в Республике в больших объемах ^дотационных отходов ШК и возможность их использования в качестве компонента сырьевых смесей, а также недостаточно полная изученность влияния их на процессы формирования структуры и свойотв клинкера, предполагают углубленное изучение воздействия этих, отходов на механизм и кинетику твердофазовых взаимодействий; протекающих при синтезе портланд-цементного клинкера. На основе проведенного анализа литературных данных сформулированы основные1 задачи доследования.

Методы исследования к свойства исходных материалов. В качестве сырьевых материалов были использованы: известняк Шаввзсай-окого месторождения (Ташкентская обл,), флотационные отходы свин-цовообогатительноИ фабрики (СОО), меднообогатительной фабрики (МОФ) (.Алмалыке ко го ЕЖ) и флюорнтообогатительной фабрики '.(&ЭД -(Той-Те пинской обогатительной фабрики). Флотационные ожходы различны как по химическому, гак и минералох-ичиокому состава;,;. .

. -Для исследования процеосов твердофазовых превращений-приготавливали портландцементные в силикатные смеси в качестве алшо-силикатного компонента, ъ- которых использовались Дотационные отходы. Измельчение сырьевых и обожженных смесей проводилось в фарфоровой. лабораторной мельнице-. Тонкость помола контролировалась по остатку на сите & 008. (5-10^)1

Для определения физико-оыических. свойств исходных компонен- ' тов и йолучекных. композиционных материалов применялись стандартные методы. Зентгено^азсвый анализ проводился с помощью установки ДРОН-05 6 катодом СиК^. Д иф$е ре нци ально-термичес кий анализ материалов а цементов проводился на дериватографе типа Ыикроскопнческие исследования - на поляризационном микроскопе 1Л13-8 .и т аллограф ческом микроскопе ИИ-7. 'Спектроскопические исследования выполнялись на спектрографе в диапазоне 400-3000 см""*. Электронно-микроскопические исследования выполнялись на электронном кг, крое копе 242Е" при Р1 напылении.

■ ■ 7 .

Кинетику декарбонизации в сырьевых смесях контролировали гово-глкцератным методом по изменению количества овободного окси-1а кальция и вдсорбционноггравиметричзоким методом по улавливанию тлекислого газа.

Нормальная густота, ороки схватывания я.прочностные показа- . •ели полученных цементов определялись стандартными методами в оо~ иветствии с,ГОСТ 310.1-7,6; 310.3-76.,' 310.4-вГ.

Математическая обработка результатов измерений проводилась ля выведения математического уравнения кинетики декарбонизации а ЭК«5 Сл-4.

' Процессы, протекающие при нагрераяки фдотоогаодов горнообога-и тельных фабрик. Отличия химического и минералогического состава зследуемнх фяотоотходов обусловили их разное поведение в процео-5 термической обработки. Так наличие глинистого композита обус-' авлнвает большое ко.тз^чество новообразован!):" в интервале тбмйэра-

6СС-1100°С, в основе которых лежит связывание образующегося результате декарбонизации СаОсн кислотных оксидов в низкооснов- . ¡е соединения,

Дкаференци'ально-термическиЕ анализ флогоотходов позволил ус-!новить, что температура э н доте рьдаче о кого эф'ектг при декарбонк-ции СаСОд на 7С-90°С ниже по сравнению с температурой декарбони-ции природного известняка, что связано с, каталитическим влияем кислотных окоидое, цветных металлов к Са?^ содержащихся в ходах. ■.

Во флотоотходе Спри температуре ?С0-900оС происходит бур-й процерс фазового изменения состава полевого шпата, слюд и .гид-злюд претерпевающих ряд химических превращений таких,- как поте-химически связанной воды и повышение.реакционной активности, газование метастаЗильных соединений (железистой шпинели, муллу,- ' , лейцита) и дальнейшие твердофазовые превращения, результатом горых является образование минералов группы мелелитоя. '■

Петрографический', рентгекофазовый анализ подтверждает образо-ие при температуре 800-1000°С /3- Сг 3, диоксида СаО • МдО-^5/4, енита 2СаО • А^О^'Я^ , окермадита 2(7з0 • О г .57^, мер- • ита ЗСаО ■ ИдС (рис. I). Механизм твердофазовых превра-

ий фпотоотхода СОФ при МС0-12С0°С характеризуется незначитель-содержанием СаО,'в результате чего происходит разло^ни? более окоосновнкх киисрялоп и втор-.'чазд ин;:стпл. .•.:<-.:;,м из пт-мс.офаз:;-зр/ип еяонсг.г^) '; г/ .-г о,2'::''; •■".

<o ¿J

ю «Л

" « о сз С) ^

СОФ-ИООЬ

ИОФ-ПООЬ

q№-iiûûc

3¿ ~Ж~Ж~В гч го is 1ь "1ч ' ¡г ю $

Рис, 1, FeinTOuorpñ.\.vu нвоблчг^зянюс и crto>niôHHUx |}ЛО'гСО'ГХ одет

Продслк.. табл, 2

Г г 2 : 3 : 4 ! 6 : 5

Тобж. = 800°С. Политермичеокив условия обжига

I. СОФ 26 п 6,86x10"® 3,559хКГ6

2. т 18 82 2,ЗШ0~3 4,499хЮ~7 Явдера -7,11x10"® 1,123хЮ~®

3. 14 86

Построены кинетичеокие кривые ироцесоа на основе полученных ■ математических результатов и выявлена кривые с лучшей линеариза-. цией (рио. 2).

отходов СОФ, ШФ и Ф0Ф-.

В случае-проведения обжига в политермических условиях константы скорости декарбонизации л смесях с флотоотходами язменя-лксь в пределах от З.ЗОхГО""3 для ?/ЮФ, до 7,ИхНГ3 для 20Ф при Тобж.. = 800°С. При этой температуре обяяга наилучший смысл для 2у3 описания кинетики процесса имеет уравнение Яндера К- 'С -

2(1— Схарактеризующее диффузионную модель процесса декарбонизации. ,

При обжиге этих же смесей в изотермических условиях, образцы применялись в виде порошков, константа скорости декарбонизации при Тобж. = 8СО°С изменялась в,пределах 3,27-хК"1 для снеси с СОФ -и до 5,62х1£Г* для смеси с

Смеси обожженные при Тебя. = 750°С в изотермических условиях описываются уравнением Колмогорова-Ерофеева С = ^ характеризующим образование зародышей новых фаз в дефектных местах кристаллов СаСОд. - .

Подтверждено, что процесс декарбонизации известняка в сырьевых смесях сфлотоотходами-СОФ, МОФ, <ЮФ в интервале температур 700-6характеризуется ступенчатостью физических процессов протекали. при диссоциации кристаллов СаССи.

При Тобж. = 7СС-800°С, протекание процесса декарбонизации- 'более точно описывается уравнением Колмогорова-Ерофеева (-'-физический смысл которого - появление новых кристаллических фаз на границе образования.

С течением времени к с повышением-температуры процесс декар- \ бонизации- переходит в фазу диффузии расщепленных ионов через слой образ овавшехся продуктов реакций.

_ л $

В интервале температур 800-900"С процесс декарбонизации более хороао описывается уравнением Яндера. Константа скорости-при изменении- температуры в указанных интервалах увеличивается в пределах 80-120 раз. . '

Минералогический состав применяемых флотоотходов оказывает также пе маловажное влияние'на кинетику процесса декарбонизации. Присутствие фторида кальция ускоряет ход реакции в твердой фазе1 за счет своего каталитического характера влияния на Процессы декарбонизации, и образования новых фаз.

. Константа скорости декарбонизации в сырьевой смеси с фшото- ' обходом $0Ф большая среди других фяотоотаодов (табл. 2).

Характерной чертой влияния фторида кальция является более

активное влияние его как. минерализатора при более инэкпх. температурах. При Тобн. -7СО-еОО°С скорость декарбонизации скым с ¿04 в два раза превышает скорость декарбонизации в смесях с ССО и МОФ, тогда как при Toó к = 800-80й°С. скорость декарбонизации в смесях выравнивается.

Таким образом, методом математической обработки экспериментального материала получены физико-математические параметры характеризуйте влияние £лотооЕхол<~>а на процесс декарбонизации известняка.

Установлена многостадийнооть прохождения .процесса, когда на ■ начальной стадии-декарбонизации процесс подчиняется уравнению Кол-могорова-Бро^еева,- отражающему зародышевое образование новой фазы и в'завершающем этапе, процесс декарбонизации переходит в диффузионную область хоросо описываемую уравнением Яндера.

Получение и изучение свойств клинкеров и цементов на основе . фдотортходои. На основа проведенных теоретических и практических, исследований о влиянии флотоокодов соф,. f;I0i>, Ф05 на кинетику н механизм твердофазозых реакций были расчитаны портлаидцеменише сырьевые смеси обеспечивающие все, заданные свойства качественных-, цементов, Наследуемые цемента были получены в широком спектре величин Ж= (0,75-0,95) и силикатного модуля П. » (2,1-2,4). Тем-пературй'обжига полученных клинкеров соответствовала общепринятой I400-I45Q°C( хотя для клинкеров с флотоотходом ©03 она была дата ниже несмотря на неблагоприятна минералогический и химичз-йки'а составы сТшотоотхода ФОФ,. Обменяется это минерализующим эффектом флюорита СаЕ^„ споосботпуидал образованию жидкой фазы на более ранних, этапах»

Рентгенофазовш анализом подтверждено образование в полученных. клинкерах.'алита о с! 0,303 í 0,277; ¡=Q,)359 ни к бели та с d -0i28?¡ 0,279,* 0,260 k,v( а такгсе шиераяьяьи фаз на основе оксидов AI и Ре.

Получение качеотвеншгх клинкеров на основе флотоотходаСОФ с образованием хорошо закристаллизованных, фаз .алита и белита характеризуется наличием в минералогячэоком составе- небольшого количества крупнокристаллического, кварца (15-1Ь%) и наличием благоприятных для образования жидкой фазы манораяоз типа - полевых шпатов, Гидрослюд и силикатов кальция н магния,

Клинкера на основе фло^еотхоцов МОФ характеризуются основ-

ными минеральными, фазами портландцемента о хорошей их кристаллизацией и температурой обжига в пределах 1380-Г430°С.

Гидратация полученных клинкеров характеризуется обычной для портландцементов стадийностью прохождения минералообразсшания новых фаз.

Так в начальные сроки твердения рентгенофазовым и петрографическим методами отмечается образование крупнозернистых кристаллов гидрата окиси кальция Са(СН)2 с о£ = 0,493; 0.31Г ны и 'зерен эт-рингита ЗСаО А^Од ЕСа Од ЗШ^О с аС = 0,958 нм,. а также мелкочешуйчатых. кристаллов гидраалшшата кальция С^АН.-^ с дифракционным максимумом = 0,760 игл, наличие которого определяет начальную прочность цементного камня и количество которого в гпдратирован-ных. цементах на прямую связано о основностью сырьевой смеси.

В клинкерах с флогоотходом 50Ф в однооуточныё сроки твердения отмечается слабое кристаллообразование новых минеральных фаз, что по-видимому связано с меньшей- реакционной способностью кристаллов белита. , • -

Цекенты на основе флотоотхода СОФ и КОФ в 28-суточном сроке твердения -отличаются высокими, физико-механическими'показателями с предельной прочностью на сжатие 520-580 кг/см^, что обусловлено высокой реакционной способность» кристаллов алита и-'белита в этих, клинкерах.

Набор прочности, для цементов на основе фяотротхода <ЮФ более замедлен, что говорит о целесообразности его применения как добавки к кремнеземсоцержащему .компоненту, богатому кислотными оксидами.

Б

На основе проведенных исследований полученные цементы были попытаны на ЦЗЛ-ГО "Ахаигаранцеыенг". Полученные результаты (табл. 3) показывают, что по физико-механическим .свойствам полученные цементы не уступают заводскому цементу, марки 500, Сравнительно низкая прочность цемента на основе £0Ф в начальные сроки объясняется его более низкой, активностью в начальные сроки гидратации, но в дальнейшие сроки твердения -прочность возрастает и догоняет прочность заводского це-мента.

л, а и г* и, а ¿з

Физико-механические испытания цементов на основе флотоотходов проведенные на ГШ| Ш "Дкангаранцемент"

-йё дп. ; Наименование Срок схватывания, час. «. Ргсшшв ; конуса, ; Предел щючносте ЕО ГС в МПа пт гтл и! СоЛ* .

начало :' конец : --.мм ! Пта изгибе при скатип

1 3 сут : 2В сут.я сут.: 2В сут.

лхакгаранскиЁ портланд цзмент 1.-25 3-15 хае 2,7 * т 22., о ОС , к

2. Цемент на основе СОФ

Проб а I 1-45 3-20 107 2,,7 О 01,7 58, С

Проба 2. 1-40. 3-15 юа 2,6 5,1 30, £ 54,5 .

Проба 3 1-45 • 3-25 105 2,4 ' 5,3 32,1 56,6

3. цемент на основе МйФ

Проба I Г-30 - Б-05 106. 2,2 4,Б- 27,3 52,0

Проба 2 1-35 3-15 • 106 2,1 4,6 26,6 51,1

Проба 3 1-30 .3-10 108 2,2 4,6 26,3 52,3

4. Цемент на основе ФОФ . _

Проба I 1-50 3-20 102 1,1 . 4,3 17,, 3. 51,7 •

Проба 2. 1-45 3-15 на 1,3 4,6 18,5 50,0

Проба 3, 1-50 3-20 • 108 1,2 4,1 18,0 51,5

вывода 1: предлшенш

I.. Комплексом современных, методов изучен механизм гвердофа-зовых превращений и спекания при обжиге исследуемых фло1ациошшх отходов и установлено влияние ^дотационных отходов на процесс« декарбонизации и твердофазовые реакции в силикатных смесях и закономерности образования основных минеральных фаз портландцементного клинкера. • ,

2. Установлено, что процессы дегидратации и декарбонизации при термообработке исследуемых флотоогходов.зависят от характера их.минеральных составляющих. Наличие в минералогическом составе флотоотходов МОФ и СОФ гицрослюд, приводит к их дегидратации- в соответствующем температурном интервале. Показано, что декарбонизация карбонатной составляющей флотоотходов происходит при температурах на 70-Э0оС ниже температуры декарбонизации известняка, волед-ствии влияния кислотных оксидов SlO¿ , ^¡¿Оз , и микро-, содержаний цветных металлов 2п , РВ , Си и СаЕ^'.

3. Выявлено, что температура декарбонизации в смесях СаО находится в прямой зависимости' от химического состава флотоотхода. Гак в смесях на основе- флотоотхода £0Ф температура декарбонизации на 30-50°С'ниже декарбонизации СаС03 в смесях на основе, флотоотхода СОФ, вследствии содержания фтористого кальция.

4. Изучен механизм гвердофазовых реакций в смесях флотоотхоц -известняк, и показано, что при содержании карбонатного компонента . до 40$ в смесях на основе отходов СОФ и МОФ процесс является стадийным и идет че^ез ряд новообразований, в начальной стадии наблюдаются р-С-гв, С]^, в дальнейшем образующие соединения СМЗг ,

V, др. Вследствие, отличия химико-минералогического состава^флогоотхода ФОФ, хотя последовательность твердофазо-вых реакций в'основном соблюдается, конечными продуктами, образу- ' ющимися в результате реакций, являются минеральные'фазы волласто- • нита и псевдоволластонита.•

5. Установлено, что повышение фазового содержания карбонатного компонента выше 40^ в сырьевых смесях приводит к образованию наряду с'низкоосновными клинкерными минералами и выоркоооновнык клинкерных минералов, таких как /3- С?,) , С^З , С5Ь , СцЬР при относительно низких температурах.

6. В смесях СаО- 3/ в соотношении 3:1 на основе флотоот-ходов и известняка методом математической обработки, описана кинетика процесса декарбонизации и установлена ее многостадийность.-Показано, что при температурах 7С0-80С°С процесс подчиняется уравнению Колмогорова-Ерофеева, отражающему зародышеобразование новой-фазы и в завершающем этапе температура 600-850°С процесс декарбонизации- переходит в диффузионную область, хорошо описываемую уравнением Яндера.

7. Впервые вычислены основные кинетические характеристики процесса декарбонизации: контанта окорооти, энергия, активации, дисперсия в сырьевых смесях с флотоотходаыи. и установлено, что скорость процеоса зависит от способа обжига и минералогического состава смесей, В частности, показано, что константа скорости реакции при температуре 600°С изотермического обжига изменяется в следующей последовательности: для СОФ - К=3,27 • Ю-1, <ЮФ-:К=4,81 -ЮГ1. КОЗ - К=5,62 • Ю-1.

8. Установлена возможность получения портландцементных клин-' керов на основе флотоотхоцов СОФ, МОФ и сЮФ при температуре обжига 1380-1430°С и изучены процессы гидратации и твердения полученного цемента и его физико-химических свойств. Показана возможность получения портландцемента марки 400-500.

Основное содержание дисоертации опубликовано в следующих работах*

1. Усманов Х.Л., Нимчик А.Г. Использование железосодержащих отходов горнометаллургических предприятий в производстве цемента. /Тез. докл. П: Бсеооюзн. конф. симпозиума "Биотех. и хим. методы лкружающей среды", - Самарканд. - 1388 г.

2. Сиражиддянов ПЛ., Усманов Х.Л., Нимчик А.Г. Использование 'флотоошсодов горнорудных производств для получения портландцемента / Тез. докл. Всесоюзн. совещ. "Эколог, пробл. переработки вторичных ресурсов в строй материалы и изделия". - Чимкент. -1930 г. . '

31 Нимчик А.Г., Усманов Х.Л., Муминов А., Сйраяидцинов Н;.А. Отходы горкометаллургйчасних производств - добавка для экономии • цемента / Тез. докл.Всеооюзн. хим.. об-ва им. Менделеева "Состояние и-пути экономии цемента в строительстве", — Ташкент. - 1990 г.

4. Нимчик А.Е., Усманов X.Л., Сиражидцинов Н.А. Влияние крем-

Нбпамоодерхащкх флотоотходов на процесо разложения карбоната каль ция / 1ашкент. Узб. хим. журн. - 1991. - Jé 2. - 0. 78-75.

5. Нимчик А.Г., Усманов X.JÎ., Скражиддинов H.A. Кинетика твердофазовкх взаимодейотвий карбоната кальция о флотоогаодамп горнообогаглтельных производств / Ташкент, Faб. хим. яурн. - 1991 - И 6. Ö. 68-70. •

6. Нимчик А.Т., Усманов Х.Л., Сираяиддинов H.A. Кинетика термичеокой диссоциации карбоната кальция при взаимодействии с крвшезамоодермщнми флотоотходами в твердой фазе / Ташкент. -Доклад« ЛИ УаССР. - 1991. - И II. - С. 32-33.

7. Нимчик А.Г., Усманов Х.Л., Геворкян А.Г. Твердофазовыв реакции кэаду карбонатом кальция и кремнезеыаодержаюимн флотоот-ходпме / Тоз. докл. Кежрэоп, научно-технич. конф. "Интенсификация процэсоои химической в пищевой технологии", - Чимган. - 1993. Ч. 2. - С. 248.

8. Нимчик А,Г. Топокинетичзские исследования тверцофазових • рэaiapîiî в портлввдцомзнтша сырьевых смзоях, содержащих флото-отходы / Ташкент, Узб. хим. журн.'- I9S3. - И 2. - С. 83-65.

9. Нпмчик А.Г., Усманов X Л., Сираяиддинов H.A., Резенькова Г.Н, Адсорбционнб-гравнметричзокое исследование кинетики декарбонизации Ca С S3 в портлавдцемеитншс тонкодиоперснцх'-смесях '/ Та кент, Уоб, хим. "jypii• - 1993. - Я 5, - С. 32-33.

10. Kh.L Uämanov, A.G.NtmchlK, N.A Slrajiad'mov.

„A Mechanism ami Kinetics of interactions Between'

CaGÖ3and. fCotation waste on concentratinq. mitt's In reactions In the Setid. phase" 9 TH jnternatEbnal Confess on the Chemistry cj Cement-1992

Соиокатель!

"Иремнеземли флоточикинди.чярнинг 0а0~3а>2 ■ силикат аралашиаларида цагац фаза шароитдаги узаро бирикиш ва узгаришларга таъсири" номли А.Р.Нимчикиинг диссертациясига

ц и с к а ч а и а ь л Л У м о т

Ушбу, илмий ишда Олмалнц тог-неталлургик комбинатининг кур-, гошин бойитиш фабрикаси (1{ЕФ), мио бийитиш фабрикаси (МБФ), Туи-топа флюорит бийитии фабрикаси (рлотичициндиларининг СаО-

турли нисбатдаги С11ликат аралаш малмрида цаттш; фазада уз-гариылар механизми ва тезлигига таъсири ^ар-хил концентрация ва >;ариратларда физик-кимешл иуллар билан урганиш натикалари келти-рилган. Флоточи^индиларнинг кпнев'ий минералагшс таркиби ва цаттщ фазада руй сорадигаа узгариалари.ургаиилгаи. Торкибида карбонат ва турли флоточи^индидар булган араи&шадьрдаги тшиш жаровни ва чаттиц фаьадагн узаро таъсирларн урганилиб с'.лоточяцилдилар тарки-бидагп цатор мнкроцуиилмаларшшг минерал ¿за клинкер хоснл булнш •.(арасиларига комплекс тахсцри аницланпан.

Биринчи марта флоточикинпи асосидаги силикат аралаянаси кар-Зинат кимпинентшнтг декарбонизациялав теэлиги урганилган. [атнжаларни математик усул билан таклил цилинганда у,арорат кута-)идиши билан иараен механизм« узгаради ва биринчи босцичда крис-■алл паткараларитшг дефектдарида янгн фа зал ар пайдо була бошлай-и, НКК1ШЧИ босцпчда эса компонентлар реакция натнкасида хосил • улган моддалар цатяамидан диффузиялашш билан жароённинг давом тшин анш;ланди.

Флоточш;и!1дилар. асосидаги хом ашъе аралашмалари декарбони-ация жараенининг асосий кинетик харакгерисгикалари: теэлик кон-гантаси, дисперсия ва актнвлаш знвргиялари хисоблаб топилди.

Урганилган аралашмаларда клинкерларнинг фаза таркиби фло-^чициндилар мгл;дорига боглнклиги ани^ланди ва узаро таъсирлар »тижасида орали$ иинераллар ва ствбнл тугаи минераллар хосил бу» гши курсатилди.ва бу узаро таъоирларнинг кимевий кароенлари ур~ .нллди. Изланишлар натикаснда флоточичиндилар асооида портлаид-ненг клинкершшнг онтияал таркнбларн алинди ва улар асосидаги .монтларнинг чурилиа-твхник кусусиятлари урганйлди.

ANNOTATION

NIMCHIK fi.C.

The Thesis on the Subjects "Influence of S.l lica-Containing Flotations'on Hard-Phase Transformations and the Interactions in Silica Mixtures of Ca0-5i02"

The' wort, presents the results of physico-chemical in vest) cations in a wide range of concentrations and temperatures, the influence of flotation wastes of the ftlmalyk Mining-Metal lurgic Plant (MMP), thf? Lead-Separat'i on Factory (LSF), Coppei—Separation Factory (CSF), the Toy-Tepa Fluorite-Separation F&ctory (FSF) on the mechanism and kinetics of hardphase transformations in silicâ mixtures of Ca0-Si02 with different component proportions. There have been studied chemical-mineral compositions, hardphase transformations of LSF, CSF and FSF . flotation wastes. There also have been studied the processes of caking and hard-phase interaction in. different compositions on the basis of carbonate component and of HMP's flotation wastes, and there ■ has also been established the flotation wastes influence on minéral and clinker formation according- to the presence of Some micromiiitures.

Far the first time there has been studied the Nineties of the carbq-nate component decarbonization in silica mixtures on the basis of flotation is'jtes. The mathematical processing of the results established, that the (rrjchanisra of the process changes With the temperature rise, and on the first stage there appears the rudimentary formation of the new phase on the defectsof the crystal grid,.and on the second stage the process is limited by the component diffusion through the réaction products layer. . •

There have been calculated the major decarboni¡ration process kinetic characteristics: the constants of speed, dispersion, the energy of activation in the raw mixtures on the basis of flotation wastes.

In the studied conrpqsiticjns there has been established the dependence of clinkers phase composition an flotation wastes content, and it has bean shown, that the interaction is accompanied by the fnrma-tion of intermedia and final stable minerals. Also, the chemismff this interaction has boen revised. The optimal compositions of port-lànr*rement clinker on the basis of flotation wastes have been obtained, and the construction technical ..cement properties on their basis have been studied.

Подписана в печать — ¿а Формат бумаги 60x84'/,». Бумага типографская № I. ' Печать «РОТАПРИНТ». Объем- £ С Тираж /СС экз. Заказ £ 0 &

Типография издательства «Фан» АИ Республики, ^ЧОкиоак. 700170. Ташкент, пр. М. Горького, 7У.