Технология кондиционирования и применение фторангидрита в составе цементов общестроительного назначения

• Автор: Пономаренко, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТАВ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ФТОРАНГИДРИТА
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ
1.1. Физико-химические основы получения фторангидрита
1.2. Состав и свойства фторангидрита
1.3. Способы кондиционирования фторангидрита
1.4. Использование фторангидрита в производстве минеральных вяжущих материалов
1.4.1. Фторангидрит - вяжущий материал
1.4.2. Применение техногипсов в производстве цемента
Цель и задачи исследования
Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Методы исследования
2.2. Характеристика сырьевых материалов
2.3. Состав и свойства фторангидрита ОАО «Полевской криолитовый завод»
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ФТОРАНГИДРИТА МИНЕРАЛЬНЫМИ ДОБАВКАМИ
3.1. Влияние минеральных добавок на степень нейтрализации серной кислоты
и свойства фторангидрита при совместном помоле
3.2. Влияние минеральных добавок на степень нейтрализации серной кислоты
и свойства фторангидрита при смешении
3.3. Влияние минеральных добавок на степень нейтрализации серной кислоты и свойства фторангидрита при опудривании
Выводы
Глава 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ФТОРАНГИДРИТА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО СВОЙСТВ

4.1. Технологическая схема кондиционирования фторангидрита и получения гранулированного гипсоангидрита
4.2. Свойства гранулированного гипсоангидрита
4.3. Экономические показатели производства гранулированного гипсоангидрита
Выводы
Глава 5. ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛИРОВАННОГО ГИПСОАНГИДРИТА
НА СВОЙСТВА ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА И ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА
НА ЕГО ОСНОВЕ
5.1. Изучение физико-механических свойств портландцемента с добавкой гипсоангидрита
5.2. Исследование свойств тяжелых бетонов на основе цементов с добавкой гипсоангидрита
Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Технологический регламент на опытно-промышленное
производство гранулированного гипсоангидрита
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт выпуска опытной партии гранулированного
гипсоангидрита
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Протокол лабораторных испытаний ФГУЗ «Центр гигиены и
эпидемиологии в Свердловской области»
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Экспертное заключение ФГУЗ «Центр гигиены и
эпидемиологии в Свердловской области»
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Акт сравнительных лабораторных испытаний цементов
на ЗАО «Невьянский цементник»
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Стратегией развития промышленности строительных материалов на период до 2020 г. предусмотрено увеличение производства цемента до 98 млн. т, что потребует не только разработки новых месторождений природного сырья, но и более широкое использование техногенных продуктов промышленности. Практически на всех отечественных цементных заводах для регулирования сроков схватывания цемента применяется природный гипсовый или гипсоангидритовый камень, запасы и качество которых снижаются. Кроме того, в некоторых регионах месторождения гипсового камня отсутствуют, а его разработка, подготовка и транспортирование до цементных заводов требует значительных затрат.
Результаты исследований ОАО НИУИФ, ОАО ВАМИ и др., а также производственный опыт ОАО «Ульяновскцемент» и ОАО «Вольскцемент» показывают, что для регулирования схватывания цементов общестроительного назначения могут быть использованы так называемые техногипсы (фосфогипс и др.), являющиеся побочными продуктами химической промышленности. На предприятиях по производству фтороводорода ежегодно образуется до 350 тыс. т ФА, который складируется на отвальные поля или в шламохранилища, загрязняя окружающую природную среду.
Различная дисперсность и влажность, отсутствие двуводного гипса, наличие свободной серной кислоты и активного фтора сдерживают применение ФА в качестве сульфатсодержащей добавки в составе цемента. Поэтому, для улучшения технологических свойств и более широкого применения ФА при производстве цемента необходимо его кондиционирование, направленное на улучшение потребительских свойств, а также экологически безопасное складирование.
Разработка энергосберегающей технологии кондиционирования ФА и использование его в производстве цементов общестроительного назначения является актуальным.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом

Для очистки фосфогипса от примесей японские исследователи К. Такемото, С. Сузуки и Т. Ямагучи предложили смешивать его с 4 %-ным раствором известкового молока, что, по их мнению, должно было превратить все растворимые примеси в нерастворимые и неактивные соединения [117-119]. Однако, использование такого фосфогипса при помоле цемента вызывало значительное замедление схватывания цементного теста, обусловленное либо не полным связыванием примесей, либо избытком извести, оставшейся после нейтрализации [120].
Исследования, направленные на перевод вредных для качества цемента и персонала завода примесей, содержащихся в техногипсе, в полезные и экологически безвредные являются перспективными. Наиболее интересной в этой области является разработка НИИцемента, связанная с получением, так называемого кристаллизационного компонента (крента) для цемента. Ее сущность сводиться к нейтрализации серной кислоты в техногипсе добавкой каолинитовой глины, разогретой до температуры 250-450 °С. Образовавшиеся при нейтрализации сульфат алюминия и гель кремниевой кислоты при добавлении в цемент инициируют кристаллизацию соответственно сульфоалюминатных фаз и гидросиликатов кальция, ускоряя твердение цементного камня, в том числе и при ТВО [121-123].
ФА, в отличие от фосфогипса, не содержит примесей фосфатов и поэтому в кристаллической решетке сульфата кальция не происходят изоморфные замещения иона ЯОз2' на нон РО43' и, следовательно, невозможно образование экранирующих фосфатных оболочек, блокирующих клинкерные минералы и препятствующие твердению цемента. По этим причинам ФА более предпочтительно использовать в качестве регулятора схватывания цемента, чем фосфогипс. Однако, ФА по содержанию СаБО^НгО не соответствует требованию ГОСТ 4013-82, так как представлен в основном безводным Са804. Разработаны различные способы переработки ФА с целью получения регулятора схватывания цемента [124-129].
Установлено, что ФА при добавлении к клинкеру, содержащему СзА до 9-10 %, регулирует сроки схватывания цемента также, как природный гипсовый камень, а при более высоком содержании С3А в клинкере процесс схватывания цемента протекает аналогично вяжущему с добавкой природного ангидрита. При