Разработка вяжущего вещества на основе фосфогипса, твердеющего по смешанному типу

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Создание безотходных технологий производства малоэнергоемких строительных материалов и изделий с вовлечением в повторную переработку вторичных сырьевых ресурсов является одним из приоритетных направлений развития экономики большинства стран. В связи с этим актуальной является задача разработки конкурентоспособных вяжущих веществ на основе фосфогипса (ФГ) с добавлением гидратной извести путем проектирования рациональных составов фосфогипсо-известковых композиций, твердеющих по смешанному типу.Материалы и методы. В качестве вторичного сульфатсодержащего сырья использовали отвальный ФГ предприятия ООО «Титановые инвестиции», г. Армянск. Гидратную известь для исследований получали путем гашения комовой извести, производимой в шахтных печах известкового цеха АО «Крымский содовый завод», г. Красноперекопск. Анализ минералогического состава ФГ и искусственного камня на его основе проводили с помощью синхронного TG-DTA/DSC термического анализа на анализаторе STA 8000 (Perkin Elmer). Дисперсный состав ФГ и гидратной извести устанавливали методом лазерной дифракции на лазерном анализаторе размеров частиц Partica LA-960 (Horiba). Определение механических характеристик опытных образцов выполняли на базе консоли управления МСС8 (Controls).Результаты. Результаты разработки составов на основе фосфогипсо-известковых композиций показали, что после принудительной карбонизации данных составов в течение 180 мин в воздушно-газовой среде с 50 %-ной концентрацией СО2 можно получить водостойкий каменный материал (Kр 0,78–0,8) с прочностью при сжатии 28–32 МПа, средней плотностью 1750–1780 кг/м3 и водопоглощением по массе и объему 11–15 и 19–26 % соответственно.Выводы. Вероятно, дополнительная оптимизация условий получения образцов (давление прессования, водосодержание смеси, введение заполнителя), режима принудительного карбонатного твердения (время твердения, концентрация СО2) позволит еще повысить исследуемые свойства получаемого каменного материала. Полученные экспериментальные данные позволяют предположить, что на основе предлагаемого вяжущего возможно производство определенной номенклатуры мелкоштучных стеновых изделий с учетом проведения дополнительных научных исследований в этой области.

Об авторах

Т. А. Бахтина

Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского (КФУ им. В.И. Вернадского)

Email: t.bakhtina83@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5241-0074

Н. В. Любомирский

Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского (КФУ им. В.И. Вернадского)

Email: niklub.ua@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6298-5077

А. С. Бахтин

Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского (КФУ им. В.И. Вернадского)

Email: aleserba@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6255-8948

Г. Р. Биленко

Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского (КФУ им. В.И. Вернадского)

Email: ger-bilenko@yandex.ru

И. А. Тюнюков

Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского (КФУ им. В.И. Вернадского)

Email: utyunyukovv@mail.ru

Список литературы

  1. Murali G., Azab M. Recent research in utilization of phosphogypsum as building materials : review // Journal of Materials Research and Technology. 2023. Vol. 25. Pp. 960–987. doi: 10.1016/j.jmrt.2023.05.272
  2. Calderón-Morales B.R.S., García-Martínez A., Pineda P., García-Tenório R. Valorization of phosphogypsum in cement-based materials: limits and potential in eco-efficient construction // Journal of Building Engineering. 2021. Vol. 44. P. 102506. doi: 10.1016/j.jobe.2021.102506
  3. Rashad A.M. Phosphogypsum as a construction material // Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 166. Pp. 732–743. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.08.049
  4. Wei Z.Q., Zhang Q., Li X.B. Crystallization kinetics of α-hemihydrate gypsum prepared by hydrothermal method in atmospheric salt solution medium // Crystals. 2021. Vol. 11. Issue 8. P. 843. doi: 10.3390/cryst11080843
  5. Мещеряков Ю.Г., Федоров С.В. Комплексная промышленная переработка хибинского апатитового концентрата // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий : мат. IX Междунар. науч.-практ. конф. 2018. С. 124–127.
  6. Yang L., Zhang Y., Yan Y. Utilization of original phosphogypsum as raw material for the preparation of self-leveling mortar // Journal of Cleaner Production. 2016. Vol. 127. Pp. 204–213. doi: 10.1016/j.jclepro.2016.04.054
  7. Wei Z., Deng Z. Research hotspots and trends of comprehensive utilization of phosphogypsum: Bibliometric analysis // Journal of Environmental Radioactivity. 2022. Vol. 242. P. 106778. doi: 10.1016/j.jenvrad.2021.106778
  8. Macías F., Cánovas C.R., Cruz-Hernández P., Carrero S., Asta M.P., Nieto J.M. et al. An anomalous metal-rich phosphogypsum: Characterization and classification according to international regulations // Journal of Hazardous Materials. 2017. Vol. 331. Pp. 99–108. doi: 10.1016/j.jhazmat.2017.02.015
  9. Tian T., Yan Y., Hu Z., Xu Y., Chen Y., Shi J. Utilization of original phosphogypsum for the preparation of foam concrete // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 115. Pp. 143–152. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.04.028
  10. Li B., Li L., Chen X., Ma Y., Zhou M. Modification of phosphogypsum using circulating fluidized bed fly ash and carbide slag for use as cement retarder // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 338. P. 127630. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127630
  11. Ильин А.П., Кочетков С.П., Брыль С.В., Рухлин Г.В. Проблемы и перспективы использования вторичных продуктов переработки природных фосфатов для получения строительных материалов // Экология и строительство. 2016. № 4. С. 21–29. EDN ZHLAPL.
  12. Liu S., Fang P., Ren J., Li S. Application of lime neutralised phosphogypsum in supersulfated cement // Journal of Cleaner Production. 2020. Vol. 272. P. 122660. doi: 10.1016/j.jclepro.2020.122660
  13. Singh M. Treating waste phosphogypsum for cement and plaster manufacture // Cement and Concrete Research. 2002. Vol. 32. Issue 7. Pp. 1033–1038. doi: 10.1016/S0008-8846(02)00723-8
  14. Zhou J., Li X., Zhao Y., Shu Z., Wang Y., Zhang Y. et al. Preparation of paper-free and fiber-free plasterboard with high strength using phosphogypsum // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 243. P. 118091. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118091
  15. Valančius Z., Vaickelionienė R., Vaickelionis G., Makčinskas P. Use of an industrial by-product phosphogypsum in the production of white textured paints // Journal of Cleaner Production. 2022. Vol. 380. P. 134888. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.134888
  16. Кочетков А.В., Янковский Л.В. Применение фосфогипса для строительства монолитных слоев дорожной одежды // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2017. № 4. С. 91–102. doi: 10.15593/24111678/2017.04.07. EDN YLBFDU.
  17. Яшин С.О., Борисенко Ю.Г. Свойства битумоминеральных композиций, модифицированных фосфогипсом // Строительные материалы. 2011. № 1. С. 14–15. EDN NQTZXN.
  18. Zhang H., Wencui C., Yijun C. Flotation separation of quartz from gypsum using benzyl quaternary ammonium salt as collector // Applied Surface Science. 2022. Vol. 576. P. 151834. doi: 10.1016/j.apsusc.2021.151834
  19. Губская А.Г., Осипенко В.В. Влияние искусственного гипсового камня на основе фосфополугидрата ОАО «Гомельский химический завод» на свойства цемента // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий : мат. IX Междунар. науч.-практ. конф. 2018. С. 64–68.
  20. Muthukumar P., Shewale M., Asalkar S., Shinde N., Korke P., Anitha M. et al. Experimental stu-dy on light weight panel using phosphogypsum // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 49. Pp. 1852–1856. doi: 10.1016/j.matpr.2021.08.056
  21. Ajam L., Ouezdou M.B., Felfoul H.S., Mensi R.E. Characterization of the Tunisian phosphogypsum and its valorization in clay bricks // Construction and Building Materials. 2009. Vol. 23. Issue 10. Pp. 3240–3247. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2009.05.009
  22. Zhou J., Gao H., Shu Zh., Wang Y., Yan Ch. Utilization of waste phosphogypsum to prepare non-fired bricks by a novel Hydration–Recrystallization process // Construction and Building Materials. 2012. Vol. 34. Pp. 114–119. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2012.02.045
  23. Zhou J., Sheng Z., Li T., Shu Zh., Chen Y., Wang Y. Preparation of hardened tiles from waste pho-sphogypsum by a new intermittent pressing hydration // Cera-mics International. 2016. Vol. 42. Issue 6. Pp. 7237–7245. doi: 10.1016/j.ceramint.2016.01.117
  24. Абраменко А.А. Разработка безобжиговой технологии переработки фосфогипса с учетом раннего прогнозирования свойств композита // Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий : мат. IX Междунар. науч.-практ. конф. 2018. С. 7–17.
  25. Lyubomirskiy N., Bakhtin A., Fic S., Szafra-niec M., Bakhtinа T. Intensive ways of producing carbonate curing building materials based on lime secondary raw materials // Materials. 2020. Vol. 13. Issue 10. P. 2304. doi: 10.3390/ma13102304

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».