Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: CXLI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 19 мая 2022 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Материаловедение

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Обухова Д.В., Неганова У.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ПРОДУКТА – ФТОРАНГИДРИТА В КАЧЕСТВЕ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. CXLI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 10(141). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/10(141).pdf (дата обращения: 11.08.2022)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ПРОДУКТА – ФТОРАНГИДРИТА В КАЧЕСТВЕ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Обухова Дарья Валерьевна

магистрант, кафедра строительные материалы, механизация и геотехника, Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,

РФ, г. Ижевск

Неганова Ульяна Алексеевна

магистрант, кафедра строительные материалы, механизация и геотехника, Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,

РФ, г. Ижевск

Гордина Анастасия Федоровна

научный руководитель,

канд. техн. наук, доц., Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,

РФ, г. Ижевск

Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации № МК-3391.2022.4.

The reported study was supported by the Grant of Russian President (grant MK-3391.2022.4).

 

АННОТАЦИЯ

Выполнен анализ возможности получения керамических материалов путем обжига смеси техногенного сырья - фторангидрита и суглинка. Физико-механические свойства материала были определены при испытании образцов-кубов, которые после формования подвергались сушке при температуре 150°С и обжигу в муфельной печи (температура 800-900 ºС). На основе анализа эмпирических данных оптимальным составом является композиция, включающая 40% сульфатосодержащего вяжущего и 60% суглинка, которая может найти применение в качестве конструкционно-теплоизоляционного материала.

ABSTRACT

The analysis of the possibility of obtaining ceramic materials by firing a mixture of technogenic raw materials - fluorohydrite and loam. The physical and mechanical properties of the material were determined by testing samples-cubes, which after molding were dried at a temperature of 150 ° C and fired in a muffle furnace (temperature 800-900 ° C). Based on the analysis of empirical data, the optimal composition is a composition comprising 40% sulfate-containing binder and 60% loam, which can be used as a structural and thermal insulation material.

 

Ключевые слова: суглинок, фторангидрит, техногенные отходы, керамические материалы.

Keywords: loam, fluorohydrite, man-made waste, ceramic materials.

 

Одна из самых актуальных задач промышленности керамических материалов  ̶ изготовление изделий, соответствующих требованиям энергетической эффективности [1, 2]. При этом можно отметить, что объем производства и использования энергоэффективных материалов в России значительно ниже, чем в европейских странах и Северной Америке, несмотря на то, что там во многих странах мягкий климат.

Ежегодно в различных отраслях промышленности накапливается огромное количество техногенных отходов. На их утилизацию или хранение затрачивается 8-10% стоимости производимой продукции. Использование отходов экономически выгодно, так как исключаются затраты на геологоразведочные работы, на строительство и эксплуатацию карьеров, при производстве керамических материалов уменьшаются затраты на топливо, снижается себестоимость, удельные капиталовложения, уменьшаются площади, занятые под отвалы. Кроме того, использование техногенных отходов - один из эффективных способов экономии природных материалов [3].

В данном исследовании представлены результаты получения керамического композиционного материала на основе фторангидрита и суглинка. Для экспериментов применялись следующие материалы:

1. Фторангидрит – это отход производства плавиковой кислоты предприятия ООО «Галоген» (г. Пермь). В составе вяжущего преобладают гранулы безводного сульфата кальция CaSO4 с наличием твёрдых гранул остаточной серной кислоты. Средний диаметр частиц – 10, 5 мкм, имеется также нанодисперсная составляющая, средний размер частиц которой 140 нм. При проведении экспериментов материал подвергался дроблению и помолу.

2. Пылеватый суглинок Второго Шабердинского месторождения (Удмуртская Республика, РФ). Суглинок - легкоплавкое (огнеупорность менее 1350 °С), кислое сырье (содержание Al2O3 не более 14%) с высоким содержанием красящих оксидов (оксидов железа 4, 71-5, 86%) согласно ГОСТ 9169-75 «Сырье глинистое для керамической промышленности. Классификация».

Для изучения физических характеристик композиционного вяжущего, изготавливались образцы-кубики с номинальным размером 20 мм из теста нормальной густоты. Водотвердое отношение определялось по достижению составами подвижности 165+5 мм в соответствии с ГОСТ 31377-2008. Формование образцов производилось по литьевой технологии. Из каждого замеса изготавливалось по 6 образцов каждого составов.

Составы для эмпирического исследования композиционного вяжущего и его физические характеристики приведены в таблице 1. Материал подвергался сушке в течение 1, 5 часов при температуре 150 ºС до установления постоянной массы образцов. После образцы охлаждались до комнатной температуры, подвергались осмотру, измерению и взвешиванию.

 Результаты осмотра после сушки в сушильном шкафу представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Физические характеристики испытываемых образцов после сушки в сушильном шкафу

Состав, %

Кол-во воды,%

Исходный объем образцов, см3

Объем образцов после сушки, см3

 

Масса образцов до сушки, г

Масса образцов после сушки, г

ρсρ г/см3

Пористость,%

Суглинок

Фторангид-

рид

1

40

60

35

8

6,9

15,5

11,6

1,69

18

2

50

50

35

8

6,4

15,7

11,4

1,77

13

3

60

40

35

8

6,3

15,9

11,2

1,76

11

 

Анализ изменения физических свойств образцов показал, что при увеличении содержания глинистого сырья в композиционном вяжущем, возрастает его плотность, за счет сближения глинистых частиц суглинка по мере испарения жидко расположенных между ними водных прослоек. Также при температуре 140-180 °С происходит удаление кристаллизационной гидратной воды и перестройка кристаллической решетки фторангидрита с образованием нерастворимого сульфатосодержащего вяжущего [4].

Средняя плотность образцов после термического воздействия уменьшилась на 11% от исходной плотности, что обусловлено, формированием пор при выделении углекислого газа и водорода, в процессе взаимодействия серной кислоты и карбоната кальция, катализатором которой является воздействие температуры 140-180 °С на фторангидрит [5].

Обжиг образцов производился в муфельной печи при температуре 800-900 ºС в течении 1 часа. Во время подогрева и охлаждения скорость поднятия и снижения температуры составляла 5 ºС/мин. После обжига, образцы, остуженные до комнатной температуры, подвергали осмотру, измерению и взвешиванию.

Результаты осмотра обжига образцов в муфельной печи представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Физические характеристики испытываемых образцов после обжига в муфельной печи

Состав, %

Кол-во воды,%

Объем образцов после сушки, см3

Объем образцов после обжига, см3

 

Масса образцов после сушки,  г

Масса образцов после обжига, г

Плотность после сушки ρсρ г/см3

 

Плотность после обжига ρсρ г/см3

Суглинок

Фторангид-

рид

1

40

60

35

6,9

6,8

11,6

11,2

1,69

1,66

2

50

50

35

6,4

6,3

11,4

11,0

1,77

1,75

3

60

40

35

6,3

6,2

11,2

10,6

1,76

1,74

 

Результаты осмотра образцов после обжига демонстрируют, что, как и после сушки, усадка возрастает с увеличением содержания суглинка. Данная зависимость объясняется огневой усадкой глинистого сырья, так как при обжиге наиболее легкоплавкие соединения суглинка переходят в состояние жидкости, которая обволакивает не расплавившиеся частицы и заполняет промежутки между ними.

Вследствие проведенных выше эмпирических работ, можно заключить, что оптимальным составом по физическим свойствам композита из фторангидрита и суглинка является материал, включающий 40% сульфатосодержащего вяжущего и 60% минерального вещества.

Композиционный материал на основе фторангидрита можно использовать для выпуска стеновых блоков, которые устойчивы воздействию процессов гниения и насекомых. Температурный и влажностный режимы не приводят к развитию деформационных изменений [6,7]. Разработанная композиция на основе фторангидрита может найти применение в качестве конструкционно-теплоизоляционного материала.

 

Список литературы:

  1. Абдрахимов В.З. Вопросы экологии и утилизации техногенных отложений в производстве керамических композиционных материалов / В.З. Абдрвхимов. – Самара: Самарская академия государственного и муниципального управления, 2010.-160 с.
  2. Абдрахимов В.З., Петрова Т.И., Колпаков А.В. Исследование теплопроводности теплоизоляционных изделий из отходов производства без применения традиционных природных материалов // Огнеупоры и техническая керамика. 2012. №1-2. С. 49-52.
  3. Аниканова А.Л., Курмангалиева А.И., Волкова О.В., Федорчук Ю.М. Газогипсовые материалы с использованием вторичного сырья// Вестник ТГАСУ. 2018. № 6. С. 126-127.
  4. Аниканова Л.А., Волокова О.В., Курмангалиева А.И., Волков К.С. Исследование фторангидритового сырья для получения композиционных вяжущих// Вестник ТГАСУ. 2015. №4 С 160-164.
  5. Денисов Д. Ю., Абдрахимов В. З. Определение коэффициента теплопроводности керамического кирпича на основе техногенного сырья // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 11. С. 76-77.
  6. Коротких А.Г. Теплопроводность материалов// Издательство Томского политехнического университета. 2011 С. 14-15.
  7. Яковлев Г.И., Первушин Г.Н., Грахов В.П., Калабина Д.А., Гордина А.Ф., Гинчинская Ю.Н., Баженов К.А., Трошкова В.В., Дрохитка Р., Хозин В.Г. Конструкционно-теплоизоляционный материал на основе высокопрочного ангидритового вяжущего // Интеллектуальные системы в производстве. 2019. №1. С 150-151.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом