авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 27 | 28 || 30 | 31 |   ...   | 43 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ...»

-- [ Страница 29 ] --

Для приготовления стекольной шихты в качестве основного компонента выбран микрокремнезем, кото рый является отходом производства кристаллического кремния и кремнийсодержащих сплавов (ферросилиция, ферросиликохрома, силикокальция, силикомарганца). Микрокремнезм представляет собой частицы, имеющие глобулярную форму и характеризующиеся фуллеренной структурой, которая представляет собой сетчатую по верхность с множеством открытых валентностей [4]. Эта особенность микрокремнезема обуславливает его высо кую реакционную способность к химическому воздействию и создает предпосылки для его широкого использо вания в промышленности строительных материалов. Используемый в данной работе микрокремнезем является отходом при производстве кристаллического кремния на ОАО «Братский завод ферросплавов». По данным рент генофазового анализа, он представлен преимущественно аморфным кремнеземом и включают в незначительном количестве кристаллический кремний, карборунд и графит.

В результате оценки химического, минерального и гранулометрического состава микрокремнезема, ко торые приведены в табл. 1 и 2, также были определены вид и количество минеральных добавок, в качестве кото рых использовались доломит – породообразующий минерал класса карбонатов, CaMg(CO3)2, и сода, для форми рования пористой и одновременно достаточно прочной структуры материала.

Таблица Гранулометрический состав микрокремнезма Размер частиц, мм менее 0,1 0,1 – 0,2 0,2 – 0,4 0,4 – 1,0 1,0 – 10 10 – 50 50 – 100 более Содержание по 8,5 34,5 30,0 8,0 2,5 1,0 5,0 11, масc. % Таблица Химический состав сырьевых материалов Содержание оксидов, масс. % Сырьевые материалы mпрк SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O Микрокремнезм 92,06 0,84 0,46 0,72 0,82 0,39 3, Сода 57, 2 42, Доломит 1,5 1,0 0,25 32,0 18,0 47, Получения пеностеклокристаллического материала осуществляется по одностадийной технологии и со стоит из следующих этапов: дозировка и смешивание материалов;

добавление газообразователя;

компактирова ние материала методом экструзии;

гранулирование методом окатывания;

вспенивание при температуре 850 °С.

Компонентный состав шихты указан в табл. 3.

Установлен температурный режим получения гранулированного материала, при котором образуется до 70% жидкой фазы, что является достаточным для упрочнения гранул при сохранении высокого уровня пористо сти. При этом достигается значение объемной массы до 150 кг/м, а водопоглощение соответствует требуемым значениям по ГОСТ 9758-86 Заполнители пористые неорганические для строительных работ.

СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Таблица Компонентный состав шихты Содержание оксидов, масс. % Весовые Сырьевые материалы части SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O Микрокремнезм 78, 2 72,0 0, 65 0, 36 0, 56 0, 64 0, 30 74, Сода 24,5 14, 0 14, Доломит 21, 8 0, 327 0, 218 0, 054 6, 97 3, 92 11, 124, 5 72, 33 0, 87 0, 41 7, 53 4, 56 14, 3 Для обеспечения качественного вспенивания удельная поверхность пенообразующей шихты должна быть не менее 6000 см/г. В качестве газообразователей можно рекомендовать сажу, введенную на стадии грану лирования, что обеспечивает его более однородное распределение в объеме порошка стеклогранулята. Масса введенного газобразователя составляла 1% от массы шихты.

Таблица Свойства гранулированного продукта и пеностекла Плотность, кг/м Прочность, МПа Водопоглощение, % Гранула пеностеклокристаллического материала на основе микрокремнезема 0, 9 8, Пеностекло до 150-200 0,5- 1, Установлено, что пеностекольные материалы, изготовленые по одностадийной технологии по своим физико-мехническим характеристикам не уступают материалам, изготовленным по двухстадйной технологии табл.4.

Таким образом, на основе новых технологических решений разработан состав и способ получения теп лоизоляционного материала, типа пеностекла, с использованием микрокремнезма (отхода Братского завода ферросплавов) путем низкотемпературного синтеза без стеклоплавильного производства.

Литература Гершанович Г.Л. Добавка микрокремнезмистых отходов ЭТЦКК Братского алюминиевого завода в строитель 1.

ные растворы и другие цементные композиции // Отчет о научно-исследовательской работе по теме №7. – Братск, 1990. – 768 с.

Демидович Б.К. Производство и применение пеностекла. – Минск: Наука и техника, 1972. – 304 с.

2.

Лохова Н.А. Обжиговые материалы на основе микрокремнезема. – Братск: Братский ГТУ, 2002. –163 с.

3.

Казьмина О.В., Верещагин В.И., Абияка А.Н. Расширение сырьевой базы для производства пеностеклокри 4.

сталлических материалов // Строительные материалы. – 2003. – № 3. – С.28 – 29.

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЛЛАСТОНИТОВЫХ РУД ОКУНЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ А.Н. Валиева Научный руководитель ведущий научный сотрудник Р.А. Хайдаров Центральный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископае мых, г. Казань, Россия Волластонит – уникальный по своим свойствам новый, перспективный, промышленный минерал, спо собный в ряде отраслей частично или полностью заменить асбест, слюду, кварц, тальк, стекловолокно. Основ ными сферами потребления волластонита являются производство керамики, пластмасс и красок. Его использова ние позволяет не только улучшить физико-механические характеристики изделий, но и обеспечить их экологиче скую безопасность.

В данной работе приводятся результаты технологической переработки волластонитовых руд Окунев ского месторождения (Восточный Саян).

Минералого-петрографическое исследование трех лабораторно-технологических проб волластонитовых руд показало, что они генетически приурочены к контактово-метаморфическими породам – роговикам (скарнои дам), представляющим в первичном состоянии слоистую пачку, состоящую из перемежающихся прослоев из вестняков, гипсов, кварцитов, алюмосиликатных, возможно, глинистых пород. В руде преобладают кальцитовые мраморы, в той или иной мере содержащие волластонит и диопсид. Широко распространены кварцевые рогови ки с волластонитом и диопсидом, присутствуют также пироксен-волластонитовые роговики (скарноиды). В це лом в пробе, объединяющей все перечисленные породы, доминируют кальцит и волластонит. Выделения агрега тов волластонита не велики, и редко достигают 5-7 мм. Диопсид представлен очень мелкими плохо оформлен ными (редуцированными) кристалликами, величиной 0,2-0,5 мм. Он находится в основном в виде включений в волластоните. Содержание волластонита в валовом составе проб варьирует от 25 до 60 %. Количество диопсида не превышают 20 %, размеры его зерен редко превышают 0,5 мм. Кварц представлен в виде мозаичной микро мелкозернистой (0,05-0,5 мм) массы.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Технологическая схема обогащения, (рис.), ориентирована на использование сухих методов обогащения – дробления на щековой и молотковой дробилке, пневмоклассификации, электромагнитной сепарации и истира ния в конусной дробилке полученного концентрата волластонита.

На начальном этапе используется щековая дробилка, которая позволяет получить дробленую породу класса – 16,0 мм. Классификация породы производится с последующим возвратом фракции класса +16,0 мм на доразмол.

Далее фракционированная проба подвергается дроблению на молотковой дробилке с последующим фракционированием на пневмоклассификаторе, что позволяет получить не только эффективное раскрытие глав ных минеральных компонентов, но и эффективно отделить кальцит от волластонитовой составляющей. Дробле ние на молотковой дробилке производится до класса –0,63 мм, который выбран с учетом данных минералогиче ского анализа, полученных на образцах взятых после дробления на щековой и шаровой мельницах. Операция дробления на молотковой дробилке также производится с возвратом крупной фракции на доразмол.

Далее черновой концентрат подвергается электромагнитной сепарации, где происходит удаление из не го диопсида, магнетита, гематита, лимонита, слюды и др.

В полученном концентрате волластонита наблюдается значительное количество кварца (до 42 %), кото рое превышает регламентируемое значение. Удаление кварца из концентрата производится повторной пневмо классификацией в режиме повышенного воздушного давления.

Минералогический и химический анализ промежуточного промпродукта показывает, что содержание кальцита в волластонитовом концентрате – не более 2%, кварца – 4-8%.

Доводочной операцией при получении конечного промпродукта является вторичная магнитная сепара ция, которая служит для очистки его от техногенного загрязнения, которое происходит при дроблении в шаровой и молотковой дробилке и измельчении концентрата в конусном истирателе.

Полученные концентраты волластонита соответствуют промышленным маркам «Воксил» по всем па раметрам, кроме содержания MgO (табл.). Возможно, частично оксид магния является изоморфной примесью в волластоните. Увеличенное содержание оксида магния также связано с тем, что диопсид, присутствующий в исходной руде, имеет мелкую размерность и недостаточно хорошо удаляется электромагнитной сепарацией. Его можно устранить введением перед сепарацией дополнительной операции ультразвукового раскрытия. Предвари тельная оценка волластонитовых руд Окуневского месторождения показала возможность их использования в качестве комплексного сырья. При этом возможно получение концентрата для диопсидовой керамики и высоко качественного кальцитового концентрата.

Рис. Технологическая схема обогащения волластонитовой руды СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Таблица Сравнительная оценка свойств полученных концентратов из сырья Окуневского месторождения и марок Воксил Вид концентрата № Во Наименование характеристики Воксил Воксил Воксил Воксил Окуневское п/п ксил– М-100 – 100 – 0,71 А месторождение 0, Содержание оксидов:

SiO2, %, не менее 1 48 48 48 48 45 50,81-51, TiO2, %, не более 2 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,01-0, Al2O3, %, не более 3 1,2 0,6 0,6 0,6 2,0 0,06-0, Fe2O3,%, не более 4 1,2 0,7 0,6 0,6 2,0 0,36-0, MnO, %, не более 5 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,09-0, MgO, %, не более 6 1,0 0,8 0,6 0,8 2,0 1,30-3, CaO, %, не менее 7 44 44 44 44 44 44,28-45, Na2O, %, не более 8 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,01-0, K2O, %, не более 9 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,01-0, P2O5, %, не более 10 0,03 0,03 0,03 0,03 0,05 0,02-0, SO3, %, не более 11 0,03 0,03 0,03 0,03 0,05 0, Содержание влаги, %, не более 12 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,02-0, Потеря при прокаливании, %, 2,0 1,5 1,5 1,5 5,0 0,32-0, не более Хвосты обогащения могут представлять интерес как сырье для получения искусственного волластони та. Дальнейшая модернизация технологии комплексной переработки волластонитовой руды может привести к полной утилизации хвостов обогащения, что резко поднимет экономическую и экологическую ценность Окунев ского месторождения.

ВЫБОР ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОБОГАЩЕНИЯ СТЕКОЛЬНЫХ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ Н.К. Гайнутдинов Научный руководитель ведущий научный сотрудник. Р.А. Хасанов Центральный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископае мых, г. Казань, Россия В связи с увеличением потребности в высококачественном кварцевом песке и истощением его запасов актуальна задача его получения из недефицитного кварцевого песка.

Целью исследования являлась разработка технологических схем обогащения кварцевых песков Петро павловского месторождения (Томская область) для получения концентратов, которые пригодны для варки сте кол, используемых в промышленном и гражданском строительстве.

Основными нормируемыми показателями качества кварцевых песков являются твердые минеральные и газово-жидкие включения, химические элементы-примеси.

Изучение кварцевых песков включало в себя определение следующих характеристик: зернового соста ва;

содержание пылевидных, глинистых и илистых частиц;

истинной плотности и пустотности;

минерального и химического составов [1].

Кварцевый песок пробы № 1 характеризуется значением модуля крупности М = 1,4, что позволяет отне сти его к группе – «очень мелкий» и II классу крупности. Содержание зерен крупностью свыше 10 и 5 мм не от мечено. Насыпная плотность песка составляет 1500 кг/м3, истинная плотность – 2,61 г/см, пустотность - 43, гли нистая составляющая -3,9 %. Остаток на сите с сеткой № 08 песка равен 1,36 %, проход через сито с сеткой № - 3,08 %. Указанные параметры удовлетворяют нормам ГОСТа 22551-77 [2]. По данным минералого петрографического анализа в песке из минералов наблюдаются: кварц (95,72 %), полевые шпаты (3,02 %), слюда (0,47 %) и акцессорные (0,5 %). В единичных количествах на поверхности кварцевых зерен присутствует пленка гидрооксидов железа. Так же обнаружены: из осадочных пород – кремни (0,29 %);

из метаморфических – квар цит (единичные зерна) и сланцы (единичные зерна).

Согласно результатам сокращенного химического анализа в данном песке присутствует завышенное со держание Fe2O3 (0,27 %), Al2O3 (2,77 %) и недостаточное содержание SiO2 (93,07 %) для присвоения какой либо марки.

Кварцевый песок пробы № 2 характеризуется значением модуля крупности М = 1,3, что соответствует группе – «очень мелкий» и II классу крупности. В составе песка находится гравий: Гр10 - 0,11 %, Гр5 - 0,06 %.

Насыпная плотность песка составляет 1494 кг/м, истинная плотность – 2,63 г/см, пустотность – 43, глинистая составляющая -11,5 %. Остаток на сите с сеткой № составляет 5,32 %, проход через сито с сеткой № 01 – 3,8 %.

По остатку на сите с сеткой № 08 данный песок не соответствует требованиям ГОСТа 22551-77 и без обогащения не может быть использован в стекловарении. В песке имеются следующие минералы наблюдаются: кварц (95, ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР %), полевые шпаты (4,45 %), слюда (единичные зерна) и акцессорные (0,34 %). Для 1,5 % (средневзвешенное содержание) кварцевых зерен характерна прерывистая пленка гидрооксидов железа, приуроченная к углублени ям в поверхности зерен. Помимо этого обнаружены: кремни (0,05 %), кварцит (0,03%) и сланцы (единичные зер на).

В данном песке присутствует завышенное содержание Fe2O3 (0,40 %), Al2O3 (4,14 %) и низкое содержа ние SiO2 (91,87 %).

Для обеих проб песков характерно большое разнообразие кварцевых зерен - от водяно-прозрачного кварца до молочных и темных «роговиковых» кварцев. Так же можно отметить низкую окатанность кварцевых зерен. Часто кварцевые зерна содержат внутри рудные включения.

Анализ минерального состава и физико-механических свойств исследуемых песков показал, что основ ными примесями являются: глинистые, тонкодисперсные и алевритистые частицы;

зерна рудных и нерудных минералов;

пленка гидрооксидов железа, покрывающая поверхность кварцевых зерен.

С целью определения возможного предела обогатимости кварцевых песков было проведено исследова ние обогатимости, которое предусматривало последовательное выделение различных групп железосодержащих примесей и определение содержания в них оксидов железа, связанных с каждой группой примесей. Для этого последовательно удалялись: 1) глинистые примеси – промывкой дистиллированной водой;

2) тяжелые минералы – отделением их в тяжелой жидкости (бромоформ с плотностью 2,89 г/см3);

3) пленка гидрооксидов железа – растворением в щавелевой кислоте. Для установления содержания оксидов железа во включениях внутри зерен кварца последний измельчался и обрабатывался царской водкой. При этом зерна рудных и частично нерудных тяжелых минералов растворялись, а кварц (с полевым шпатом) выпадал в осадок. Критерием предела при ис пользовании механических методов обогащения являлось содержание Fe2O3 в осадке Установлено, что наибольшее количество оксидов железа в обеих проб вызвано присутствием в них глинистой составляющей и тяжелых минералов, на которые приходится от 55 до 70 % от общего содержания оксидов железа. Наличие оксидов железа в песках, находящихся в пленках гидрооксидов железа, минимально.

Это объясняется содержанием в данных песках редких кварцевых зерен покрытых прерывистыми пленками гид рооксидов железа. Так же стоит отметить присутствие довольно большого содержания оксидов железа (до 25 %) во включениях внутри кварцевых зерен, что может привести к усложнению процесса их очистки.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что технология обогащения данных кварцевых песков должна состоять из нескольких стадий:

– удаления глинистых частиц, комочков и примазок с поверхности зерен кварца путем промывки и по следующей классификацией с целью удаления тяжелых минералов с крупностью менее 0,1 мм.

– оттирки и удаления пленки гидрооксидов железа с поверхностных зерен кварца путем трения их меж ду собой.

– отделения железосодержащих минералов посредством электромагнитной сепарации.

Анализ полученных кварцевых концентратов показывает (табл.), что эффективными оказались все при меняемые методы обогащения, которые позволяют в той или иной степени снизить содержание в песке красящих стекло химических элементов. Однако наиболее удачной оказалась комплексная схема обогащения, включающая такие стадии как промывка, классификация по классу крупности – 0,8 +0,1 мм, оттирка и электромагнитная сепа рация.

Таблица Влияние обогащения на марку кварцевого песка Содержание породообразующих компонент, % Песок Марка песка SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O Песок исходный №1 – 93,07 0,14 2,77 0, №2 – 91,87 0,20 4,14 0, Песок отмытый, классифицированный, оттртый, обогащенный электромагнитной сепарацией №1 Б-100- 96,12 0,03 1,89 0, №2 С-070- 96,14 0,03 2,18 0, Граница классификации кварцевых песков определялась классом крупности -0,8 +0,1 мм.

Магнитная сепарация проводилась на приборе СЭМ-1. Удаление железо- и титансодержащих минера лов из исследуемых кварцевых песков проводилось в магнитном поле напряженностью ~1500 мТ. Выход маг нитной и немагнитной фракций при сепарации песка пробы № 1 соответственно составляет 1,68 % и 98,32 %, в песке пробы № 2 соответственно 2,23 % и 97,77 %. Сепарация проводилась по отдельным узким классам, кото рые выделялись из продуктивной (-0,8 +0,1 мм): фракции + 0,63;

+ 0,4;

+ 0,315;

+ 0,2;

+ 0,16;

+ 0,1 мм. Сепарация дополнялась одной перечисткой немагнитной фракции.

В магнитную фракцию выделялся практически один и тот же набор минералов: сланцы, ожелезненный полевой шпат, слюда, гранат, эпидот, турмалин, зерна кварца с рудными включениями, ильменит, пироксен, ал ланит.

В немагнитной фракции загрязняющей примесью остается полевой шпат (до 3 - 6 %), удаление которо го позволит увеличить в концентратах содержание оксидов кремния, а также снизить содержание оксида алюми ния и железа, что должно поднять марки концентратов.

Из песка пробы № 1 с применением комплексной схемы обогащения удалось получить концентрат мар ки Б-100-2, пригодный для производства изоляторов, труб, консервной тары и бутылок из полубелого стекла, СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ стекловолокна строительного и другого назначения. Из песка пробы № 2 получен концентрат марки С-070-2 ко торый может быть использован для производства стеклопрофилита, стеклоблоков, проката, белой консервной тары и бутылок, стекловолокна строительного и другого назначения.

Хвосты обогащения могут быть источником ряда ценных минералов имеющих промышленное значе ние. В частности, гранат рекомендуется использовать в качестве абразивного материала (изготовление гранато вой бумаги или полотна для полировки твердых пород дерева и других изделий);

ильменит – для получения ти тана;

алланит – для получения церия, иттрия и тория.

Литература Бухмастов В.М. Типовые программы и методики лабораторных испытаний нерудных полезных ископаемых 1.

при производстве геологоразведочных работ. – Свердловск, 1988. – 446 с.

ГОСТ 22551-77. Песок кварцевый, молотый песчаник, кварцит и жильный кварц для стекольной промышлен 2.

ности. Технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 1997. – 13 с.

ИСКУССТВЕННОЕ ОКРАШИВАНИЕ МИНЕРАЛОВ ГРУППЫ КРЕМНЕЗЕМА К.В. Горожанкин Научный руководитель доцент В.В.Гусев Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия В настоящее время много добывается некондиционного самоцветного сырья, становится все труднее находить яркоокрашенные, качественные (без трещин) минералы. Актуальным становится получение искусст венных самоцветных минералов, а так же искусственное окрашивание природных слабоокрашенных минералов.

Применяют следующие методы искусственного окрашивания минералов по типу воздействия: пропитывание химически активными веществами, термическое воздействие, ионизирующее облучение. В поставленной работе рассмотрены и проведены эксперименты со следующими минералами группы кремнезема – агаты, халцедоны, аметисты.

Халцедоны – полупрозрачные, плотные скрытокристаллические минералы кварца. Этот натуральный камень достаточно красив и относительно дешев. К тому же самоцвет подвергается искусственному окрашива нию, приобретая обычно очень яркий цвет и лишаясь нежной тональности, столь характерной для натурального самоцвета.

Агаты – разноокрашенные зональные образования халцедона, это типичное ювелирно- поделочное сы рье;

из агатов делают вставки в ювелирные изделия-кольца, серьги, кулоны, браслеты, броши, а так же малые камнерезные изделия типа шкатулок, пудрениц и т. п. Агаты разнообразны по окраске. Цвет полос может быть разнообразных тонов и оттенков - серым, розовым и красным, белым и черным и др. Наиболее распространены серые агаты. Окраска агатов по характеру варьирует от слабо неоднородной, почти монотонной до резко неодно родной, контрастной. Как минимум, в окраске камня наблюдается два разных тона одного цвета. Цветовые раз новидности обычно выделяются по преобладающей или специфической окраске полос. Встречаются разновид ности, сочетающие серые агатовые и оранжевые сердоликовые полосы.

Элементарная структурная единица агата - волокна халцедона (элементы первого порядка). Они имеют различную длину и толщину (обычно от нескольких микрон в диаметре до нескольких сотен микрон в длину) и различное расположение. Волокна сочетаются в параллельно-волокнистые конусовидные, веретенообразные, радиально- лучистые, сферолитовые, чешуевидные, листоватые, щепковидные и зернистые агрегаты (структур ные элементы второго порядка), по которым квалифицируется микроструктура агрегата в целом.

Аметист - синяя, синевато-розовая или красно-фиолетовая разновидность кварца. Встречается обычно в виде свободно сидящих в пустотах и жилах среди кристаллических горных пород кристаллов и их сростков.

Кристаллы образованы комбинацией плоскостей призмы и ромбоэдра, причм из всех кварцев именно для аме тиста характерной чертой является преобладание граней ромбоэдра. Реже кристаллы имеют длиннопризматиче ский или скипетровидный облик. Обычен в друзах и кристаллических щтках внутри агатовых жеод ив минда линах и трещинах вулканических пород. Для аметиста характерна незначительная переменчивость окраски в зависимости от освещения. Устойчивость окраски аметистов из разных месторождений неодинакова;

так, кри сталлы аметиста из хрусталеносных жил как правило устойчивы даже к прямому солнечному свету, в то время как аметисты, находимые в жеодах среди осадочных пород обычно быстро выцветают под действием даже рас сеянного солнечного света.

Нами были применены следующие технологии в экспериментальной части для повышения кондицион ного состояния минералов: термическое воздействие для халцедона, окрашивание под действием ионизирующе го излучения на импульсном радиоактивном ускорителе (ИЛУ-10) и рентгеновском дифрактометре Дрон 3.0 для аметиста, искусственная диффузия для тиманских и волжских агатов, выщелачивание слоев кварцина из тиман ского агата.

Нами впервые была проведена работа по искусственному окрашиванию волжских агатов. Полученные образцы волжских и тиманских агатов были представлены на экспертизу в ряд ювелирных мастерских. Результа ты были высоко оценены практикующими ювелирами. Описанные методы облагораживания позволяют получать камнесамоцветное сырь с ювелирными и спектроскопическими характеристиками, аналогичными лучшим при родным образцам. Все эти виды облагораживания (или обработки) камней улучшают их ювелирно-декоративные качества и во многих случаях (например, таких как термообработка и ионизирующее облучение восполняют те ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР процессы по преобразованию центров окраски в минералах, которые по тем или иным причинам не совершились в природных условиях).

Рис. Тиманские агаты, окрашенные берлинской лазурью Относительно небольшие затраты на обработку камнесамоцветного сырья могут привести к существен ному росту рыночной стоимости камней и расширению сбыта ранее некондиционного сырья. Некондиционные разновидности халцедона, агатов, кремней рыночной стоимости практически не имеют, а облагороженная про дукция находит широкий сбыт на уровне высокоценных природных сортов.

Литература Кантор Б. 3. Беседы о минералах. – М.: Астрель, 1997. – С. 96 – 106.

1.

Кантор Б. 3. Агат и его загадка // Химия и жизнь. – Москва, 2000. – №6. – С.52 – 53.

2.

Платонов А.Н., Таран М.Н., Балицкий B.C. Природа окраски самоцветов. – М: Недра, 1984. –196 с.

3.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ НА ОСНОВЕ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО Ю.А. Гумерова Научный руководитель доцент Н.А. Митина Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Магнезиальный цемент – цемент Сореля стали применять уже в конце XIX – начале XX века. Основное направление применения материалов на основе магнезиальных цементов это устройство теплых химически и износостойких бесшовных полов, теплоизоляционных изделий с применением в качестве наполнителя природ ных материалов – опилок и т.п.

Магнезиальный цемент получают смешиванием предварительно прокаленного до 800 °С оксида магния с водными растворами солей хлоридов и сульфатов магния. Вследствие образования полимерной структуры из атомов магния, связанных друг с другом посредством гидроксильных групп, молекул воды и ионов хлора либо сульфо-ионов, смесь через несколько часов отвердевает, образуя плотный, прочный и легко полирующийся це ментный камень.

Состав магнезиального цемента или цемента Сореля со времени своего создания и до настоящего вре мени не претерпел сколь либо существенных изменений. Объясняется это необходимостью соблюдения доста точно жесткого соотношения в его составе между каустическим магнезитом и затворителем – растворами солей, чем и отличается данное вяжущее от подобных материалов, затворителем которых является вода.

Магнезиальное вяжущее из каустического магнезита, затворяемого растворами солей магния, является воздушным вяжущим веществом с низким коэффициентом водостойкости вследствие образования водораство римых продуктов гидратации и твердения - тригидроксихлоридов (3Mg(OH)2MgCl27H2O) или тригидрокси сульфатов (3Mg(OH)2MgSO48H2O) магния. В воде или влажной атмосфере прочность затвердевшего материала резко падает. Поэтому сфера применения изделий из традиционного магнезиального вяжущего ограничена, вследствие их низкой водостойкости.

На основании вышеизложенного основной целью исследований в области производства магнезиальных вяжущих и изделий на их основе является повышение их водостойкости и расширение сферы применения, вклю чая наружную отделку зданий и сооружений, возведение полового покрытия во влажных помещениях и изготов ление тротуарной плитки. Другими словами, данные исследования направлены на перевод магнезиального вя СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ жущего из разряда воздушных вяжущих в разряд гидравлических, способных твердеть и эксплуатироваться как в воздушной, так и во влажной среде.

Основу магнезиального вяжущего составляет оксид магния – каустический магнезит, который получа ют из природного магнезита MgCO3, брусита Mg(OH)2 и различных природных силикатов магния.

В данной работе для получения порошка каустического магнезита использовали некондиционную бру ситовую породу фракции 10-0 мм – отсев, образующийся при добыче бруситового щебня, основным поставщи ком которого является металлургическая промышленность. Были проведены исследования по установлению оптимальной температуры обжига при получении порошка MgO с максимальной гидравлической активностью.

Основными задачами исследований в соответствии с установленной целью являются:

1) выбор жидкости затворения, позволяющей повысить водостойкость вяжущего;

2) получение экспериментальных образцов магнезиального цемента с использованием различных затво рителей;

3) исследование прочностных показателей от времени и среды твердения с выбранными затворителями.

Для проведения эксперимента использовали бруситовую породу, как основной компонент магнезиаль ного вяжущего. Подготовка брусита заключалась в его дроблении и тонком измельчении. В результате получили порошок исходного брусита с удельной поверхностью 2000-2500 см2/г. Полученный порошок Mg(OH)2 прокали вали при 600, 700, 800 °С с получением периклаза MgO. Жидкостью затворения являлись растворы бикарбоната магния, которые получали растворением промышленного каустического магнезита производства ООО«Магнезит» и Иркутского завода в автоклаве в среде углекислого газа при давлении 0,5-1,0 МПа. В водной суспензии магнезита при контакте с углекислым газом протекают следующие реакции:

MgO + H2O Mg(OH)2 (1) Mg(OH)2 + 2CO2 Mg(HCO3)2 (2) MgCO3 + 2CO2 + H2O Mg(HCO3)2 (3) Были изготовлены экспериментальные образцы магнезиального вяжущего размером 2х2х2 см из теста нормальной густоты, состоящего из прокаленного при разной температуре брусита и жидкости затворения – би карбоната магния.

После суточного твердения на воздухе образцы извлекались из форм и далее твердели в различных ус ловиях: на воздухе, в воздушно-влажных условиях и в воде. Через 3, 7, 14, 28 суток твердения у образцов опре делялся предел прочности при сжатии.

Результаты испытаний образцов на прочность при сжатии представлены в табл.:

Таблица Прочность при сжатии образцов магнезиального вяжущего при 28 сутках твердения в различных средах Исходный Количество Затворитель Количество Условия Предел прочности при порошок магнезита, % затворителя, % твердения сжатии, МПа(28 сут) Магнезит–1 Раствор Воздух 100 40 3, Магнезит–2 100 Mg(HCO3)2 60 1, Магнезит–3 («Иркутский») 100 45 2, Магнезит–1 Раствор Воздушно 100 40 12, Магнезит–2 влажная 100 Mg(HCO3)2 60 7, Магнезит–3 («Иркутский») среда 100 45 2, Магнезит–1 Раствор Водная 100 40 7, Магнезит–2 среда 100 Mg(HCO3)2 60 7, Магнезит–3 («Иркутский») 100 45 7, Магнезит–1 Раствор Воздух 100 40 2, Магнезит–2 100 Mg(HCO3)2 50 1, Магнезит–3 («Магнезит») 100 50 1, Магнезит–1 Раствор Воздушно 100 40 2, Магнезит–2 влажная 100 Mg(HCO3)2 50 5, Магнезит–3 («Магнезит») среда 100 50 5, Магнезит–1 Раствор Водная 100 40 4, Магнезит–2 среда 100 Mg(HCO3)2 50 5, Магнезит–3 («Магнезит») 100 50 7, Примечание: магнезит-1, магнезит-2, магнезит-3 это магнезит прокаленный при 600, 700, 800°С, соот ветственно.

При взаимодействии каустического магнезита с водным раствором Mg(HCO3)2 сначала протекает реак ция гидратации:

MgO + H2O Mg(OH)2. (4) Образовавшийся гидроксид магния далее взаимодействует с бикарбонатом магния по реакции:

Mg(OH)2 + Mg(HCO3)2 + 2H2O MgCO3Mg(OH)23H2O + CO2, (5) с образованием гидрата гидроксокарбоната магния и диоксида углерода, который вступая во взаимо действие с избытком гидроксида магния, образует вторичный бикарбонат магния:

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Mg(OH)2 + 2CO2 Mg(HCO3)2. (6) Вторичный бикарбонат магния вновь взаимодействует с гидроксидом магния по реакции (5) с образо ванием новой порции гидрата гидроксокарбоната магния, который вместе с гидроксидом магния образует пер вичные продукты гидратации магнезиального цемента, обеспечивающих его твердение в процессе перекристал лизации первичных коллоидных продуктов в кристаллическое состояние.

Таким образом, в результате последовательного и циклического протекания реакций (4, 5, 6) в цемент ном камне образуются две основные кристаллические фазы – гидроксид магния и гидрат гидроксокарбоната магния, количественное соотношение между которыми предопределяется содержанием бикарбоната магния в жидкости затворения. Образующиеся соединения практически не растворяются в воде и поэтому при твердении в воздушно-влажной среде и в водной среде не только не снижают свою прочность, но и увеличивают ее.

Таким образом, используя в качестве жидкости затворения бикарбонат магния, образцы магнезиального вяжущего имеют хорошую прочность при сжатии и способны твердеть, не разрушаясь в воздушно-влажной и в водной среде.

Следовательно, такое магнезиальное вяжущее можно отнести к гидравлическим вяжущим веществам.

Литература Лотов В.А., Митина Н.А. Получение водостойкого магнезиального вяжущего // Техника и технология силикатов, 1.

2010. – Т. 17. – № 3. – С. 19 – 22.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВКИ СТЕКОЛЬНОЙ ШИХТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СТЕКЛОГРАНУЛЯТА С.В. Давидюк, М.А. Душкина Научный руководитель доцент О. В. Казьмина Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия В настоящее время экономия энергии является одной из самых актуальных задач большинства стран мира, в том числе и России. Важная роль в решении проблемы энергосбережения принадлежит высокоэффектив ной строительной и промышленной изоляции. Высокими теплоизоляционными свойствами и рядом преиму ществ перед другими материалами данного класса обладает пеностекло.

Получение стекловидного материала (далее стеклогранулята) при относительно невысоких температу рах имеет практическое значение при использовании его в качестве полуфабриката с последующей переработкой в производстве пеностекла.

С учетом ряда технологических и экономических особенностей стекловарения актуальной задачей яв ляется получение стеклогранулята из природного сырья по энергосберегающей технологии, минуя процесс варки стекла. Низкотемпературный синтез стеклогранулята является экономически целесообразным благодаря отсутст вию таких энергоемких операций стекловарения, как осветление и гомогенизация стекломассы.

Стеклогранулят выступает исходным сырьем для последующего вспенивания и получения пеносте кольных изделий с заданными характеристиками. По фазовому составу стеклогранулят представляет стекловид ный продукт, с присутствующими в нем остаточными кристаллами, количество и размер которых определяют плотность и прочность готовых изделий. Поэтому одним из условий получения качественного стеклогранулята при низкотемпературной обработке является повышение реакционной способности шихты на стадиях протека ния реакций силикато- и стеклообразования.

Цель данной работы – установить влияние механоактивации шихты на ее реакционную способность в процессе термообработки и технологические параметры брикетирования тонкодисперсной шихты.

Кремнеземсодержащий материал является основным по содержанию в шихте и самым тугоплавким ее компонентом, химическая активность которого во многом определяется его составом и дисперсностью. В каче стве кремнеземистого компонента шихты выбраны отсевы кварцевого песка (размер частиц 100 мкм), обра зующиеся при получении кварцевого концентрата, выделенного в результате первичного обогащения циркон ильменитовых россыпей ОАО «Ильменит».

По данным химического анализа (табл.) содержание оксида кремния составляет 98,15;

оксида алюминия – 0,67;

оксида железа – 0,05 мас. %, т. е. отсевы песка являются высококремнеземистым продуктом с достаточно низким содержанием примесей.

Таблица Химический состав обогащенного песка Содержание оксидов, масс. % СаО mпр SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO TiO 98,15 0,67 0,05 0,07 0,02 0,06 0, По данным рентгенофазового анализа, минеральный состав исследуемого песка представлен преимуще ственно – кварцем. Результаты электронно-микроскопических исследований показали, что туганский песок в основном представлен зрнами, имеющими остроугольную, осколочную форму, шероховатую поверхность с СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ дефектами в виде микротрещин и раковин, что служит первоначальной предпосылкой для увеличения химиче ской активности шихты на его основе.

Одним из эффективных способов повышения активности исходных материалов является механическая активация. Механическая активация твердых тел заключается в создании долгоживущих нарушений атомной структуры с целью изменения структурно-чувствительных свойств вещества, прежде всего реакционной способ ности. Механическая обработка сопровождается накоплением точечных дефектов, дислокаций, аморфных облас тей, увеличением площади межзеренных границ, образованием новых поверхностей. В результате механического нарушения атомной структуры на десятки и сотни градусов снижаются температуры твердофазного синтеза, термического разложения, спекания [1].

В работе опробован вариант совместной активации смеси песка с кальцинированной содой с после дующим добавлением доломита и перемешиванием в смесителе (ШТПА). Механоактивацию исследуемых мате риалов проводили при использовании вибромельницы 2014/В. Для сравнения параллельно проводили опыт из мельчения шихты в шаровой мельнице (ШТП).

Процессы изменения структуры поверхности частиц, происходящие в материале при его активации, ис следованы методами рентгенофазового и ИК-спектрального анализов [3]. Изменения, происходящие в химиче ском строении поверхностного слоя частиц шихты, качественно оценивали по данным ИК спектроскопии.

На основе результатов ИК-спектров полученных в инфракрасной области 4000–400 см-1 для образцов шихт можно отметить, что в спектрах исследуемых шихт имеются одни и те же полосы поглощения, отличаю щиеся интенсивностью, низкая интенсивность наблюдается у шихты после помола в вибромельнице (ШТПА).

Косвенным образом это указывает на некоторое снижение степени упорядоченности кристаллической фазы. Ус ловно полосы, интенсивность которых увеличивается с повышением степени упорядоченности называют кри сталлическими, а полосы, интенсивность которых снижается, аморфными [2]. Например, интенсивность полосы (798 см-1) характерной для силикатных каркасов (колебание SiO2) уменьшается с 72 % – для шихты ШТП до 40, % – для шихты ШТПА. На ИК – спектрах образцов полученных на основе активированной шихты наблюдается уменьшение интенсивности полос поглощения характерных для карбонат иона СО32- (1056,8 и 881,3) по сравне нию с образцом неактивированной шихты (с 67 до 38 и с 45 до 31).

Результаты рентгенофазового анализа (рис. 1) показали, что количество кристаллической фазы стекло гранулята, полученного из шихты после помола в шаровой мельнице составляет 30 масс %, а шихты после помо ла в вибромельнице – 18 масс %.

Рис. 1 Дифрактограммы стеклогранулята, полученного из шихты: 1 –ШТП;

2 – ШТПА При получении стеклогранулята низкотемпературным способом необходимым условием является пред варительное уплотнение шихты, т.к уплотнение шихт позволяет решить ряд проблем связанных с порошкооб разными компонентами, такие как унос и улетучивание мелкодисперсных компонентов;

пыление на стадиях за грузки и термообработки шихты;

расслоение, слеживание шихты при хранении и транспортировке, а также по зволяет увеличить число контактов поверхностного соприкосновения компонентов шихты и интенсифицировать процессы силикато- и стеклообразования.

Наиболее универсальным способом прессования тонкодисперсных материалов является технология брикетирования, учитывающая физико-химические свойства смеси. Современный уровень развития техники уплотнения дает возможность получать из порошковых материалов и их композиций отформованные брикеты требуемой плотности и прочности.

Широко распространенным оборудованием являются валковые брикет-прессы.

Эффективность процесса уплотнения методом прессования зависит от многих факторов, в том числе, природы и гранулометрического состава материалов, влажности, удельного давления и др.

В работе исследовали влияние влажности шихты в пределах 5 – 7 мас. %, давления прессования 5 – МПа на прочность свежесформованных брикетов, которая не должна быть менее 0,3 МПа. Эксперимент прово дился на тонкодисперсной шихте при удельной поверхности шихты 10000 см/г.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Результаты исследований показали, что с увеличением давления прессования прочность свежесформо ванных брикетов шихты на основе кварцевого песка растет и имеет достаточное значение (более 0,3 МПа) при и 15 МПа.

Эффект связан с увеличением поверхности контакта и сил сцепления между частицами шихты. Зависи мость прочности брикетов, полученных при давлении прессования 10 МПа, от влажности шихты является незна чительной, что обусловлено небольшим изменением влагосодержания в пределах 5 – 7 мас. %. Небольшой при рост прочности с повышением влажности формования объясняется снижением внутреннего трения частиц и бо лее плотной их упаковкой в брикете.

В результате анализа полученных данных рекомендовано уплотнение методом брикетирования при давлении прессования в пределах 10-15 МПа и влажности шихты 5 – 7%.

В заключение можно отметить, что использование механической активации сырья позволяет синтези ровать стеклокристаллический материал, являющийся сырьм для пеностекла, при температурах не более 900 оС;

подготовка шихты, включающая в действие механизмы и эффекты механоактивации смеси, способствует уменьшению количества остаточной кристаллической фазы в стеклогрануляте при получении его по низкотем пературному способу. А также уплотнение шихты следует проводить при давлении прессования в пределах 10 15 МПа и влажности шихты 5 – 7%.

Литература Авакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. – 2-е изд., перераб. – Новосибирск:

1.

Наука, 1986. – 253 с.

Зибарев П.В., Зубкова О.А. Химическая природа поверхности, полярность и селективность радиационно 2.

модифицированных сорбентов-концентраторов для газохроматографического контроля объектов окружающей среды // Известия вузов ТПУ, 2008 – Т. 312. – № 3. – С. 23 – 27.

Зубехин А.П., Страхов В.И., Чеховский В.Г. Физико-химические методы исследования тугоплавких неметалли 3.

ческих и силикатных материалов. – СПб: «Синтез», 1995. – 190 с.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА НА ОСНОВЕ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ КВАРЦЕВЫХ ПЕСКОВ М.А. Душкина, С.В. Давидюк Научный руководитель доцент О.В.Казьмина Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия На сегодняшний день ввиду бурного развития гражданского и промышленного строительства сущест вует потребность в массовом выпуске качественных теплоизоляционных материалов, отвечающих высоким тре бованиям по теплопроводности, влагостойкости, воздухопроницаемости, механической прочности, огнестойко сти, долговечности и соответствие нормам безопасности для окружающей среды и здоровья человека. Одним из высококачественных и отвечающих подобным требованиям материалов является пеностекло. Однако в настоя щее время в России применение этого современного теплоизоляционного материала ограничено. С целью осу ществления массового производства необходимо расширение сырьевой базы и разработка технологических ли ний по производству пеностекла.

Традиционно при получении пеностекла применяют вторичный стеклобой. В отличие от европейских стран в России он практически отсутствует. Один из возможных путей решения этой проблемы – организация стекловаренного участка с непрерывным режимом работы для производства стеклопорошка определенного хи мического состава (варка стекла при 1500 С), что является весьма энергозатратно.

В ТПУ установлено, что для получения пеностекла возможно использование в качестве сырья широко распространенных высококремнеземистых сырьевых материалов как природного, так и техногенного происхож дения. Ввиду высокой степени дисперсности сырь по гранулометрическому составу не отвечает требованиям ГОСТ и является непригодным для классического стекловарения, однако может применяться в технологии полу чения стеклогранулята, как сырья для получения пеностекла.

Цель данной работы – разработка энергосберегающей технологии получения стеклогранулята как ис ходного материала для производства пеностекла на основе тонкодисперсных отсевов кварцевых песков.

Производство пеностекла по предлагаемой технологии осуществляется по двухстадийной технологии, включающей низкотемпературный синтез промежуточного продукта – стеклогранулята, при температурах, не превышающих 950 С, для чего необходима высокая дисперсность основного тугоплавкого компонента шихты – кремнезема, вносимого в состав шихты для стеклогранулята песком. Ранее установлено, что размер фракции кремнеземистого материала должен быть менее 100 мкм.

Технологическая линия получения стеклогранулята (рис.) включает составление стекольной шихты, ее термическую обработку и ряд специфических технологических операций. Зона составления шихты включает в себя комплекс приема, обработки и хранения сырьевых материалов. Ввиду использования подготовленного сы рья из операций дополнительной обработки сырья предложена только классификация на ситах и, при необходи мости, дезинтеграция некондиционного материала, с последующим возвратом его в производственную цепь. При условии применения некондиционного сырья необходима организация участка по подготовке сырьевых мате риалов. Комплекс приема сырьевых материалов содержит приемные бункера, транспортное оборудование, меха низированные станции растаривания для материалов, поступающих в мешковой таре. Складирование сырьевых СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ компонентов осуществляется в запасных силосных башнях, под, которые предусматривается отдельный, нахо дящийся в не здания составного цеха, участок. Загрузка материала в силоса и расходные бункера осуществляет ся высокопроизводительным транспортным оборудованием. Дозировочно-смесительное отделение состоит из расходных бункеров сырья, помещения распределения материалов из силосов и других мест хранения в расход ные бункера у дозировочно-смесительной линии. В состав линии входят автоматические весы, смесители, транс портирующие устройства, бункера хранения шихты.

Особенностью технологии является зона механоактивации шихты, где осуществляется приготовление активированной смеси песка и соды в соотношении SiO2:Na2O 70:30 (по массе), что обеспечивает завершенность силикатообразования при температуре 860 оС в процессе термической обработки шихты. Данная операция спо собствует получению качественного стеклогранулята с содержанием в нем остаточной кристаллической фазы не более 10 %. После механоактивации повышается реакционная способность твердых веществ, что связано с уве личением степени их дисперсности, снижается температура синтеза стеклогранулята (за счет понижения темпе ратуры реакций силикатообразования в среднем на 70 °С), что приводит к более раннему появлению жидкой фазы. Уменьшение содержания остаточного кварца, связанное с растворением кремнезема в щелочесиликатном расплаве, ускоряет процесс стеклообразования.

Рис. Технологическая схема получения стеклогранулята Приемный бункер;

2. Сито;

3. Конвейер ленточный;

4. Железоотделитель;

5. Элеватор ковшовый;

6. Запас ные силоса сырья;

7.Затвор шиберный;

8. Питатель шнековый;

9. Дозатор непрерывного действия;

10. Рас ходный бункер активатора;

11. Механоактиватор;

12. Резервуар для жидкого связующего;

13. Предграну лятор;

14. Станция растаривания;

15. Дезинтегратор;

16. Виброднище;

17. Расходные бункера сырья;

18.

Дозатор периодического действия;

19. Смеситель тарельчатый;

20. Расходный бункер шихты;

21. Валко вый уплотнитель;

22. Питатель вибрационный;

23. Расходный бункер уплотненной шихты;

24. Вращаю щаяся печь;

25. Холодильник;

26. Молотковая дробилка;

27. Бункер измельченного стеклогранулята;

28.

Шаровая мельница;

28. Бункер молотого стеклогранулята;

30. Участок подготовки газообразователя Активированная смесь песка с содой является высокодисперсной, что вызывает высокий уровень пыле ния и приводит к расслоению смеси и потери однородности, достигнутой на стадии смешивания. Поэтому с це лью уменьшения пылимости, улучшения сыпучести и дозируемости смеси осуществляется ее предгрануляция.

Операция дозирования сырьевых компонентов, активированной смеси песка и соды, а также технологи ческих добавок осуществляется из расходных бункеров на общую конвейерную ленту, откуда компоненты по ступают на смешение, проводимое в тарельчатом смесителе. С целью предотвращения расслаивания подготов ленной шихты смешение дополняют увлажнением, которое осуществляют объемным дозированием подогретой воды, подаваемой в смеситель с помощью разбрызгивающих устройств. Тщательно перемешенная шихта под вергается уплотнению посредством валкового уплотнителя.

Термическая обработка состоит из двух последовательных стадий:

1.Обжиг гранулированной шихты во вращающейся печи. На данном этапе непосредственно осуществ ляется образование стеклофазы в результате термического воздействия (синтез стеклогранулята);

2.Охлаждение получаемого стеклогранулята в воде или холодным воздухом, что способствует растрес киванию стекловидного продукта, облегчая его дальнейшее измельчение.

Измельчение стеклогранулята осуществляется в 2 этапа: предварительное дробление до размеров не выше 5 мм, в щековой дробилке;

тонкий помол в шаровой мельнице.

Тонко измельченный порошок стеклогранулята запасается в бункерах, из которых осуществляется его подача для приготовления пенообразующей смеси. В предлагаемой технологической линии предусмотрено ис пользование жидкофазного газообразователя (глицерин), который распределяется в стеклопорошке непосредст ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР венно в печи вспенивания, однако возможно применение твердофазного специально подготовленного газообра зователя (уголь или сажа). В этом случае он подается на совместный помол со стеклогранулятом, а подготовлен ная пенообразующая смесь подается в печь на вспенивание.


Предлагаемая производственная технология позволяет существенно расширить географию размещения возможных предприятий по производству пеностекла, так как осуществляется с применением типового для строительных материалов оборудования, без организации технологически сложного и энергозатратного процесса стекловарения, и позволяет использовать местные виды сырьевых материалов и различные виды топлива – газ, жидкое, твердое, электроэнергия. Технологическая схема предусматривает возможность гибкого управления вариантами получения пеностекла, в частности возможность использования вторичного стеклобоя, для которого предусматривается участок подготовки, включающий стадии его очистки и измельчения.

Данная технология получения стеклогранулята эффективна в области энергосбережения: по результа там проведенного расчета затрат тепла на силикато- и стеклообразование установлено, что применение низко температурного синтеза стеклогранулята позволяет сократить удельные затраты тепла на данные стадии с 2680,42 кДж/кг (в условиях традиционного стекловарения при температурах порядка 1500 °С) до 2015,13 кДж/кг.

Таким образом, получение пеностекла по низкотемпературной технологии на основе стеклогранулята с использованием тонкодисперсных отсевов песков дает возможность снизить энергетические затраты на стадии получения стеклофазы в среднем на 25 % в процессе производства данного теплоизоляционного материала.

ФАЗОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В КЕРАМИЧЕСКОМ ЧЕРЕПКЕ НА ОСНОВЕ СВЕТЛОЖГУЩЕЙСЯ ГЛИНЫ С ДОБАВКОЙ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ КАЗАНСКОЙ ТЭЦ Е.С. Егорова Научный руководитель доцент Э.Р. Бариева, доцент Э.А. Королев Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия На сегодняшний день одним из приоритетных научных и практических направлений является создание новых технологий по переработке и утилизации отходов различных видов промышленного производства. Осо бый интерес представляют золы и шлаки, образующиеся в огромных количествах на тепловых электрокомплек сах при сжигании твердого энергетического топлива. Одним из перспективных направлений использования зо лошлаковых отходы является производство керамического кирпича. Это обусловлено с одной стороны размера ми золы-уноса и дробленного шлака (0,01-1,0 мм), при которых нет необходимости проводить дополнительные работы по его дроблению, с другой – преобладанием в отходах аморфной составляющей [1]. Последнее будет обеспечивать более высокую реакционную способность золошлаковых структурных компонентов при обжиге керамической шихты.

Учитывая выше сказанное, были проведены исследования по вторичному использованию золошлако вых отходов в производстве светлоокрашенного кирпича, изготавливаемого на основе глинистого сырья Мак симковского месторождения Республики Татарстан. В отличие от других глин, Максимковская содержит более 20% CaCO3, что обусловливает светло-желтую окраску, получаемых из него кирпичных изделий. Недостатком рассматриваемой глины является относительно высокая огневая усадка изделий-сырцов и повышенная порис тость готовых керамических изделий. Одна из причин этого заключается в процессах термической диссоциации карбонатной составляющей рабочей шихты, протекающих с уменьшением объема исходного вещества. Посколь ку к моменту разложения кальцита, начинающегося с Т = 800°С, в формованных изделиях уже образуется более менее жесткий структурный каркас, то диссоциация минерала сопровождается увеличением пустотно-порового пространства керамических кирпичей.

Для улучшения технических характеристик светлоокрашенных изделий, в настоящее время на предпри ятиях используются композиционные смеси. Добавка к Максимковской глине безкарбонатного глинистого сырья других месторождений приводит к улучшению физико-механических параметров кирпичей без потери их архи тектурно-декоративных свойств. Учитывая высокое содержание в сырье Максимковского месторождения глини стой фракции (~71%), обусловливающей значительную воздушную и огневую усадку изделий, можно рекомен довать вместо безкарбонатных суглинков вводит в состав рабочей шихты золошлаковые добавки-оттощители. С одной стороны это поможет снизить усадку сырцов при сушке и обжиге, с другой – сократит расходы на закупку и перевозку безкарбонатных суглинков.

В целях определения возможностей изготовления керамической шихты на основе светложгущейся гли ны с золошлаковыми добавками, были проведены модельные эксперименты. В Максимковскую глину добавляли 20;

30;

40 и 50% золошлаков. Затем смеси тщательно перемешивали, увлажняли для придания шихтам необхо димой вязкости, формовались в виде кубиков и балочек стандартного размер, 20х20х20 мм и 100х40х40 мм, со ответственно. Через положенный промежуток времени, необходимый для сушки изделий-сырцов, кубики и ба лочки помещались в печь, где обжигались в течение 8 часов при температуре 980°С. Полученные подобным об разом керамические изделия в дальнейшем испытывались на прочность, результаты которого приведены в табл.

СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Таблица Физико-механические свойства керамических изделий с различным содержанием золошлаковой добавки Прочность на сжатие, Плотность, г/см Рабочая шихта Усадка, % кг/см Глина природная 1,92 115,6 4, Глина + 20% ЗШО 1,79 125,0 3, Глина + 30% ЗШО 1,69 150,0 2, Глина + 40% ЗШО 1,66 141,8 1, Глина + 50% ЗШО 1,57 98,6 0, Анализ полученных данных позволяет выявить следующие тенденции. При добавлении в рабочую ших ту до 30% золы наблюдается последовательное увеличение прочности керамических изделий на сжатие. Макси мальное значение прочности достигается при введении в состав рабочей шихты 25-30% золовой добавки. Со гласно требованиям, предъявляемым к керамическим кирпичам по ГОСТ 530-95, изделия с добавкой золы соот ветствуют на сжатие марки не ниже М 125 (выдерживают нагрузку не менее 125 кг на 1 см2), а на изгиб – не ни же марки М 300 (выдерживают нагрузку не менее 300 кг на 1 см2). То есть по прочностным показателям изделия с золовым наполнителем соответствуют стандартному стеновому кирпичу. Одновременно с увеличением меха нической прочности снижается плотность изделий, что является немаловажным фактором для стеновых мате риалов. При использовании подобного облегченного материала будет уменьшаться нагрузка на фундамент и, как следствие, снижаться эксплуатационная деформация ответственных конструкций. При анализе приведенных в табл. результатов обращает на себя внимание снижение общей (воздушной и огневой) усадки изделий. Очевидно, это связано с постепенным уменьшением глинистой составляющей в керамической шихте. Как видно из морфо логических характеристик образцов золовая добавка не приводит к разрушающим деформациям (сколам, рас трескиванию, короблению и др.) в керамических изделиях, что свидетельствует о ее участие в снятие напряже ний, возникающих при обжиге шихты.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о возможности введения в состав керамиче ской шихты, изготовленной на основе глинистого сырья Максимковского месторождения, до 30% золового на полнителя. При этом можно получать изделия марок М 125-150.

Чтобы проследить, как добавка отходов производства ТЭЦ-2 влияет на фазовые преобразования в кера мическом черепке при термической обработке, были проведены рентгенографические исследования образцов, изготовленных из природной глины и глины с содержанием 20;

30;

40 и 50% золошлаков.

Полученные рентгеновские спектры показывают, что во всех керамических изделиях, независимо от наличия и количества золовой добавки, идут одни и те же процессы фазовых преобразований. Доминирующим является термическое разложение глинистых минералов – смектита, хлорита и мусковита, которое собственно и приводит к образованию керамического черепка. В результате последовательного ухода из структуры слоистых силикатов различных химических элементов происходит их аморфизация, что фиксируется по увеличению фо новой составляющей спектров. Одновременно с ростом рентгеноаморфной фазы наблюдается появление таких новообразований, как геленит (Ca2Al(Al,Si)2O7]), волластонит (Ca3[Si3O9]), плагиоклаз (Ca[Al2Si2O8]), и халцедон [SiO2]. В образце, содержащим 50% золошлаковой добавки, появляется гематит (Fe2O3).

Однако, несмотря на идентичность процессов фазовых преобразований, интенсивность их проявлений все же в какой-то мере контролируется золошлаковой добавкой. В первую очередь контроль проявляется в от ношении новообразующихся кристаллохимических соединений. При сравнении абсолютных значений пиковых интенсивностей плагиоклазового (d = 0,3197 нм), волластонитового (d = 0,297 нм) и кварцевого (d = 0,334 нм) диагностических рефлексов в керамических изделиях с различным количеством золовой добавки, хорошо про слеживается тенденция их увеличения с ростом процентного содержания наполнителя в шихте.

Следует напомнить, что пиковые интенсивности рефлексов фактически отражают количество минерала в исследуемом объекте. Таким образом, мы, по сути, фиксируем, что золошлаковая добавка приводит к интенси фикации процессов образования волластонита, плагиоклаза и кварца.

Одновременно с ростом относительного содержания золошлаковой добавки в керамической шихте снижается интенсивность геленитовой фазы в готовом изделии, отражающая уменьшение двухкальциевого алю мосиликата. Подобная тенденция обусловлена снижением в составе рабочей шихты глинисто-карбонатной ком поненты, которая при разложении и дает геленитовую фазу.

Выявленные тенденции в изменении фазового состава керамических изделий однозначно указывают на активное участие золошлаковой добавки в процессах спекания шихты. Судя по появлению волластонита, плаги оклаза и халцедона одним из наиболее активных агентов добавки является аморфный кремнезем и глинозем.


Расплавляясь при температурах свыше 900°С SiO2 и Al2O3 связывают ионы Са2+, освободившиеся при диссоциа ции кальцита. За счет этого на контактах зерен керамической шихты возникают новые минеральные фазы (вол ластонит и плагиоклаз), которые увеличивают плотность кристаллизационных контактов в изделиях. Часть аморфного кремнезема, по-видимому, перекристаллизовывается с образованием халцедона. Его участие в спека нии керамики, очевидно, также дает положительный эффект.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР Литература Бариева Э.Р., Королев Э.А., Рунов Д.М, Шамсутдинов Л.Ф. Изучение минералогического состава золошлако 1.

вых отходов Казанской ТЭЦ-2 // Ивестия ВУЗов, серия «Проблемы энергетики». – 2004. – №11-12. – С. 138 – 140.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАРБОНАТНОЙ МАРГАНЦЕВОЙ РУДЫ УСИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В МЕТАЛЛУРГИИ А.А. Иванова, И.В. Фролова Научный руководитель доцент В.В. Тихонов Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия В последние годы в России ощущается острейший дефицит товарных марганцевых продуктов, в про мышленном масштабе не эксплуатируется ни одно месторождение марганца [3]. Текущие потребности металлур гической промышленности России, составляющие около 90% суммарной потребности страны, оцениваются в 1,3-1,5 млн.т товарной марганцевой руды, и покрываются в основном за счт импорта. Одним из способов реше ния данной проблемы является вовлечение в промышленную переработку отечественных месторождений карбо натных марганцевых руд.

Объектом исследования в данной работе явилась карбонатная марганцевая руда Усинского месторож дения. Усинское месторождение – крупнейший, детально разведанный промышленный объект. Рудные тела за легают в крутопадающем западном крыле Усинской синклинальной структуры, сложенной известняками, доло митами, глинистыми и углистыми сланцами раннекембрийского возраста[1].

Специфической особенностью марганцевых руд является многообразие минеральных форм марганца, а также крайне неравномерная вкрапленность рудных минералов размером от долей миллиметров до нескольких сантиметров. Главные рудные минералы – карбонаты марганца: родохрозит, манганокальцит и марганцовистый кальцит. В качестве второстепенных присутствуют силикаты марганца: тефроит, пироксмангит, бементит, фри делит, оксиды – пиролюзит, тодорокит, вернадит, а также пирротин, кварц, тальк, стильпномелан, хлорит.

Химический состав марганцевой руды Усинского месторождения, определенный методом химического анализа, представлен в табл.

Таблица Химический состав марганцевой руды Усинского месторождения Содержание компонентов в руде, мас.% п.п.п.

Mn Fe P S SiO2 Al2O3 CaO MgO 19,30 5,96 0,18 1,09 10,33 1,67 14,90 3,17 43, Как видно из таблицы, исследуемая руда характеризуется низким содержанием марганца, что определя ет необходимость их обогащения с целью получения концентратов металлургических сортов. Кроме того, в со ставе руды отмечается повышенное содержание вредных примесей – в первую очередь фосфора и кремнезема, что усложняет схему их обогащения.

Важной характеристикой руд является их гранулометрический состав. Определение гранулометриче ского состава проводили методом ситового анализа. Результаты приведены на рис. 1.

Рис. 1 Гранулометрический состав образца руды 1 - 0,25 мм.;

2 - 0,25 – 0,5 мм.;

3 - 0,5 – 1 мм.;

4 - 1 – 2 мм.;

5 - 2 – 3 мм.;

6 - 3 – 5 мм.;

7 - 5 – 7 мм.;

8 - 7 мм.

Из полученной диаграммы видно, что по гранулометрическому составу исходная руда в большем коли честве содержит крупную фракцию размером частиц более 7 мм. Это означает, что отсев представляет собой как отдельные крупные куски породы, так и относительно прочные агломерированные образования, требующие до полнительного измельчения. Это доказывает целесообразность проведения разделения руды на классы, что явля ется самым простым и дешевым методом обогащения марганцевой руды.

СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ На основе этих принципов разработана технологическая схема обогащения карбонатной марганцевой руды, представленная на рис. 2.

Результаты рентгенофазового анализа исходной и обогащенной руд показали, что при использовании данной схемы обогащения удалось увеличить содержание карбоната марганца в руде более чем в 2 раза.

Обогащенная марганцевая руда имеет следующие физико-механические характеристики: удельная по верхность – 512 см/г, удельный вес – 2,39 г/см, насыпная масса – 1410 кг/м. Полученные данные показывают, что карбонатная руда после обогащения представляет собой тонкодисперсный концентрат, использование кото рого затруднено в металлургическом переделе без предварительной подготовки, так как мелкофракционные ма териалы обладают низкой газопроницаемостью. Для более эффективного использования тонкодисперсного сы рья применяют процессы окускования. Наиболее распространенным из процессов окускования является брике тирование [2].

В данной работе проведены исследования по брикетированию шихты на основе обогащенной марганце вой руды. В качестве связующего использовали известь. Брикетирование производилось при влажности от 2 до 40 % на ручном гидравлическом прессе с максимальным удельным давлением прессования 100 МПа. Экспери менты проведены с добавлением в шихту 7 % извести. Необходимую влажность шихты перед брикетированием обеспечивали предварительным увлажнением материала. Давление прессования в опытах составляло 70, 50, 20, МПа. Масса навески для изготовления брикетов составляла 12±0,1 г. Брикетирование осуществлялось по стан дартной методике. Время выдержки брикетов под давлением принято постоянным во всех опытах, равное 10 с.

Во всех экспериментах были проведены параллельные опыты. Сушка осуществлялась при укладывании брикетов монослоем и выдержке при температуре воздуха 18±2 °С и его относительной влажности 70±5 % в течение суток. Качество изготовленных брикетов оценивалось по стандартной методике на точечное одноосное сжатие.

Исходная руда Первичное дробление и промывка Дополнительное дробление Магнитная сепарация Отсадка Концентраты Хвосты и шламы высших сортов Рис. 2 Схема обогащения марганцевой руды В данной работе изучено влияние влажности, давления прессования на прочность брикетов. Изучена кинетика сушки и упрочнения брикетов. Наиболее прочные брикеты получаются при влажности 5-10 %. По ре зультатам исследований разработана диаграмма "влажность шихты – давление прессования". Диаграмма позво ляет получать брикеты необходимой прочности в широком диапазоне давления прессования и влажности.

Литература Быч А.Ф., Батырев А.И. Марганцевые месторождения Кемеровской области // Руды и металлы. – 1998. – №2. – 1.

С. 22 – 28.

Равич Б.М.. Брикетирование в цветной и черной металлургии. – М. «Металлургия», 1975.

2.

Шарков А.А. Минерально-сырьевая база марганца России и проблемы ее использования // Разведка и охрана 3.

недр. – 2000. – № 3. – С. 15 – 19.

РАЗДЕЛЕНИЕ ИЛЬМЕНИТА НА ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ И.С. Кантаев, Д.С. Пахомов Научный руководитель ассистент А.С. Кантаев Национальный исследовательский Томский политехнический университет г. Томск, Россия Диоксид титана, является одним из наиболее широко применяемых соединений в промышленности.

Большая его часть используется в качестве белого пигмента в лакокрасочной промышленности. В настоящее время известно около 70 минералов титана. Во многие из них титан входит в качестве примеси. Промышленное извлечение титана в основном производится из ильменита – FeTiO3 (31,6%) и рутила – TiO2 (60%). В ильмените и рутиле присутствуют ванадий, скандий, тантал и ниобий. Извлечение ильменита из титаномагнетита возможно, если поперечный размер зерен ильменита больше 0,3 мм.

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР В Томском политехническом университете на кафедре ХТРЭ ФТИ разработан способ переработки иль менита с использованием NH4F [3]. Фтороаммонийный метод позволяет в одну стадию выделить из ильменита тетрафторид титана и перевести его в форму диоксида титана. Метод сочетает в себе операции по разложению ильменита с одновременной очисткой от примесей. Метод не требует использования агрессивных реагентов и не приводит к образованию жидких или каких – либо других отходов. Недостатком способа является сложность получения TiO2 рутильной формы при его осаждении аммиачной водой из растворов (NH4)2TiF6. В этой работе предлагается галагенаммонийный способ разделения титана и железа с получением TiO2 рутильной формы. В ней присутствует стадия хлорирования продукта получаемого фторированием ильменита. Данный способ позво ляет получить рутильную форму диоксида титана.

Для осуществления процесса получения Fe2O3 и TiO2 необходимо смешать согласно стехиометрии иль менит (FeTiO3) и гидродифторид аммония, протекает реакция (1) фторирования, в результате которой образуют ся фторированный продукт содержащий фтораммонийные комплексы титана, железа и примесей. Технологиче ская схема разделения FeTiO3 на Fe2O3 и TiO2 представлена на рис. Фторированный продукт растворяем в воде, не растворимые примеси фторидов металлов Al, Ca, Mg отделяем фильтрацией. Осветленный раствор осаждаем (2) аммиачной водой при pH = 8-9, полученную суспензию фильтруем и получаем кек гидроксида титана и гид рокида железа и раствор фторида аммония. К осадку, содержащему гидроксид титана и гидроксид железа, добав ляем хлорид аммония и тщательно перемешиваем. После чего хлорируем (3) при температуре 200-250 °С в тече нии 5 часов. Далее возможно два варианта получения диоксида титана. Первый – это водное выщелачивание, а второй – повышение температуры до 350-380 °С, рассмотрим оба варианта. Водное выщелачивание заключается в том что после 5 часов хлорирования при 200-250 °С растворяем полученную массу в воде и фильтруем получа ем осадок диоксида титана и раствор хлорида железа(III). Диоксид титана прокаливаем при 750 °С в муфельной печи в течении 2 часов и получаем диоксид титана рутильной формы. Раствор хлорида железа осаждаем аммиач ной водой (4),(так как железо окисляется на воздухе),(5) при pH = 8-9 и фильтруем получаем осадок оксида желе за(III) и маточный раствор хлорида аммония, который направляем на регенерацию, а осадок оксида железа(III) прокаливаем при 500 °С в течении 2 часов и получаем оксид железа (III).

Рис. Технологическая схема получения FeTiO на FeO и TiO СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Второй вариант схемы заключается в том что после хлорирования при 200-250 °С мы поднимаем тем пературу до 350-380 °С, тем самым возгоняем (NH4)2FeCl5. По пришествию 2 часов, температуру поднимаем до 750 °С и получаем диоксид титана рутильной формы. Хлорамонийный комплекс железа, сублимирующееся в процессе фторирования, улавливаем, после чего растворяем в воде, осаждаем аммиаком, повторяем все опера ции, как и в первом случае.

Вывод: предложена технологическая реализация способа разделения Fe2O3 и TiO2 основанная на взаи модействии ильменита с фторидом аммония с последующим хлорированием.

1) FeTiO3 + 6NH4HF2 = (NH4)2TiF6 + (NH4)3FeF5 + NH3 + HF + 3H2O 2) (NH4)2TiF6 + 4NH3 + 4H2O = Ti(OH)4 + 6NH4F 3) (NH4)3FeF5 + 2NH3 + 2H2O = Fe(OH)2 + 5NH4F 4) 4Fe(OH)2 + O2 = 4FeOOH + 2H2O 5) (NH4)2FeCl5 + 3NH3 + 3H2O = FeOOH + 5NH4Cl + H2O 6) Ti(OH)4 + NH4Cl = не идт 7) FeOOH + 5NH4Cl = (NH4)2FeCl5 + 3NH3 + 2H2O Литература 1. www.tio2.ru.

2. www.aricom.ru.

Андреев А.А., Дьяченко А.Н, Крайденко Р.И. Производство отечественного диоксида титана на основе фто 3.

раммонийного способа переработки ильменита // Химическая промышленность сегодня. – 2007. – №9. – С. – 15.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ Н.П. Карионова, В.С. Стрюков Научный руководитель профессор Т.В. Вакалова Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Пористые керамические изделия играют важную роль в современной технике, что обусловлено их низ кой теплопроводностью и теплоемкостью, высокой газо- и жидкостной проницаемостью, значительной адсорб ционной способностью. Преобладающую часть пористых керамических изделий используют в качестве про мышленной теплоизоляции, позволяющей уменьшать массу и толщину ограждающих поверхностей тепловых агрегатов, снижать потери теплоты на аккумуляцию и излучение, обеспечивать равномерное распределение тем ператур в рабочем пространстве, повышать производительность печей и др., что в совокупности ведет к значи тельной экономии топлива, энергии, времени, капитальных затрат.

Известно, что создание высокопористых керамических структур возможно путем использования кор ректирующих природных и техногенных добавок пороформирующего действия за счет структурной пористости породообразующего минерала природной добавки (цеолитовые породы);

собственной пористой макроструктуры техногенной добавки (низкокальциевые золы и зольные микросферы и др.);

за счет препятствующих усадке при спекании керамической массы физико-химических процессов, протекающих с увеличением молярного объема (например, синтез анортита или муллита). Из пороформирующих добавок второго типа представляет интерес использование в составах керамических масс вспученных перлитовых и вермикулитовых пород в комбинациях с природными связующими компонентами – пластичными легкоплавкими и огнеупорными глинами.

В данной работе целью является исследование возможности получения эффективных теплоизоляцион ных керамических материалов по пластичной технологии на основе природного кремнеземистого сырья – диато митовой породы с использованием пороформирующих и пластифицирующих добавок.

Диатомитовые породы или диатомит (кизельгур, горная мука) представляют собой рыхлые, тонкодис персные легкоплавкие осадочные кремнеземистые породы, образованные из остатков микроскопических водо рослей и скелетов радиолярий. Высокая пористость – это важный качественный показатель пригодности данного сырья. Сырье с высокой пористостью имеет небольшую объемную массу и большую фильтрационную способ ность.

Для проведения исследований была взята диатомитовая порода Инзенского месторождения Ульянов ской области.

В работе установлено, что инзенская диатомитовая порода по химическому составу характеризуется значительной загрязнен ностью примесями, снижающей содержание диоксида кремния до 86 %. По содержанию красящих оксидов в прокаленном состоянии порода относится к группе со средним содержанием красящих ок сидов (Fe2O3 до 2 %), и может быть использована в качестве крем неземсодержащего компонента в производстве светлоокрашенной керамики.

Рис. 1 Электронные микро Результаты количественной оценки минералогического снимки диатомита состава рентгеновским методом с привлечением в качестве эталона высокочистого жильного кварца Чупинского месторождения показывает, что по фазовому составу диатомитовая ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР порода представляет собой аморфно – кристаллическое сырье, в котором преобладающей фазой является аморф ный кремнезем (82 %) с некоторой примесью кристаллического кварца (до 10 %).

Привлечение электронной микроскопии показало, что в случае диатомита на макроуровне прослежива ется наличие неразрушенных панцирей и створок диатомитовых водорослей, а также радиолярий и спикул губок размером от 10 до 20 мкм (рис.1).

Исследование рентгеновским методом поведения диатомитовой породы при нагреве показало, что ди фракционная картина продуктов термообработки до 1000 С аморфно-кристаллического диатомита свидетельст вует практически об отсутствии каких-либо структурно-фазовых превращений с сохранением всех рентгенов ских рефлексов кварца (рис.2). Однако повышение температуры от 1000 до 1200 С вызывает появление на соот ветствующих рентгеновских дифрактограммах рефлексов, присущих метакристобалиту.

В качестве пороформирующей добавки использовалась вспученная вермикулитовая порода Татарского месторождения Красноярского края.

По минералогическому составу вспученная вермикулитовая добавка состоит из минералов исходной породы, таких как вермикулит, флогопит и сепиолит. Кроме того, фиксируется наличие кварца, диопсида и сил лиманита.

Кривая ДТА вермикулита характеризуется наличием нескольких эндоэффектов: первый эндотермиче ский эффект обнаруживается при температуре 130 °С, который связан с удалением свободной воды. Второй эн дотермический эффект у вермикулита появляется при температуре 226 °С за счет выделения воды, связанной с обменными ионами. Третий и четвертый эндотермический эффект при температурах 830 °С и 900 °С обусловле ны удалением кристаллизационной воды в виде гидроксильных групп.

Рис. 2 Изменение интенсивно сти рефлексов кварца (1) и ме Рис.3 Кривые плавкости исходного такристобалита (2) при нагреве диатомита в системах:

диатомитовой породы 1-K2O–Al2O3–SiO2, 2-Na2O–Al2O3–SiO2, 3-CaO–Al2O3–SiO2, 4 -MgO–Al2O3–SiO Для прогнозирования природы процессов, протекающих в диатомитовой породе при нагревании в тем пературном интервале 900-1100°С, выполнялся анализ ее поведения в системах K2O – Al2O3 – SiO2, Na2O – Al2O – SiO2, CaO – Al2O3 – SiO2, MgO – Al2O3 – SiO2. Результаты расчетов плавкости инзенской диатомитовой породы (рисунок 3) показали целесообразность применения для характеристики поведения при термообработке компо зиций диатомита с пороформирующими добавками диаграммы состояния Na2O–Al2O3–SiO2.

В ходе ранее выполненных исследований были рассмотрены и изучены массы на основе смесей диато митовой породы с вспученным вер микулитом, место положения соста вов которых на диаграмме состояния системы Na2O–Al2O3–SiO2 пред ставлено на рис. 4. Было установле но, что использование в качестве добавки при пластическом формо вании вспученного вермикулита в количестве до 30 мас. % обеспечи вает получение пористой керамики с объемной массой до 0,6 г/см и ме ханической прочностью до 9 МПа.

Анализ влияния добавки вспученной породы на формовочные свойства пластических масс и фор мирование плотности и прочности образцов из смеси диатомита и вер микулита свидетельствует об опти мальном содержании вспученного компонента в количестве 10 мас.%. При этом, поскольку диатомитовая поро да, несмотря на наличие в ней некоторого количества глинистой составляющей, обладает относительно невысо кой пластичностью и формуемостью, а присутствие непластичной вспученной добавки вермикулитовой породы еще более ухудшает формовочные свойства данных композиций, возникает необходимость для обеспечения воз СЕКЦИЯ 18. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ можности формования образцов по пластической технологии в подборе эффективного связующего компонента (так называемых технологических связок).

В данной работе в качестве временных технологических связок использовались такие органические свя зующие, как лигносульфонат кальция (сульфитно-спиртовая барда) в количестве 10 мас. % (здесь и далее в пере счете на твердое вещество), метилцеллюлоза (2 мас. %), суперпластификатор СП-1 (1 мас. %), а также ортофос форная кислота (10 мас. %).

Содержание диатомитовой породы и вспучен ного вермикулита в составе масс составляло 90 и 10 мас.

% соответственно. Введение добавок проводилось в 1- 1- 1-4 растворенном виде путем увлажнения вспученной вер 1- микулитовой породы с последующим смешиванием с диатомитовой породой. Оформление образцов проводи лось по пластичной технологии. Относительная формо вочная влажность пластичных масс изменялась от (при использовании в качестве связующего компонента суперпластификатора СП-1) до 49 % (при использова 1- 1- нии метилцеллюлозы). Воздушная усадка образцов со 1- ставила от 2,8 до 4,2 %.



Pages:     | 1 |   ...   | 27 | 28 || 30 | 31 |   ...   | 43 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.