CC BY
0
№ 2(131)
февраль, 2025 г.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАРАТАУСКОГО ГЛИНОГИПСА И ОТХОДОВ ВЕРМИКУЛИТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОГИПСОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Хожабаев Алишер Махмудович
докторант лаборатории Химия и химическая технология силикатов, Института общей и неорганической химии АНРУз,
Узбекистан, г. Ташкент
Калбаев Бахауатдин Алеуатдинович
ассистент кафедры Строительство зданий и сооружений, Каракалпакского государственного университета,
Узбекистан, г. Нукус E-mail: kalbaevbaxauatdm@gmail com
Ережепова Жамиля Уайисовна
ассистент кафедры Теория и практика перевода Каракалпакского государственного университета,
Узбекистан, г. Нукус
Танатаров Откирбай Рашидович
и.о. доцента кафедры Химическая технология, охрана труда и окружающая среда,
Нукусского горного института при Навоийском государственном горно-технологическом университете,
Узбекистан, г. Нукус
PHYSICAL AND CHEMICAL ANALYSIS OF KARATAU CLAY GYPSUM AND WASTE VERMICULITE FOR THE PRODUCTION OF FOAM GYPSUM MATERIALS
Alisher Khojabaev
Doctoral student of the laboratory Chemistry and chemical technology of silicates Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Bakhauatdin Kalbaev
Assistant of the Department of Construction of Buildings and Structures,
Karakalpak State University, Uzbekistan, Nukus
Jamilya Erejepova
Assistant of the Department of Theory and Practice of Translation,
Karakalpak State University, Uzbekistan, Nukus
Otkirbay Tanatarov
Acting Associate Professor of the Department of Chemical Technology, Occupational Health and Safety and the Environment of the Nukus Mining Institute at the Navoi State Mining and Technological University,
Uzbekistan, Nukus
Библиографическое описание: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАРАТАУСКОГО ГЛИНОГИПСА И ОТХОДОВ ВЕРМИКУЛИТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОГИПСОВЫХ МАТЕРИАЛОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Хожабаев А.М. [и др.]. 2025. 2(131). URL:
https://7universum.com/ru/tech/archive/item/19388
Л A UNIVERSUM:
№2(13П_ЛД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_Февраль. 2025 г.
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты экспериментальных исследований глиногипса и отхода вермикулита методами химико-минералогического, рентгенофазового анализов, а также их физико-механические свойства. В результате проведенных испытаний установлено, что исследованные месторождения могут применяться в качестве основного сырьевого компонента для получения пеногипсовых материалов, что способствует расширению сырьевой базы производства пеногипсовых материалов строительного назначения.
ABSTRACT
The article presents the results of experimental studies of clay gypsum and vermiculite waste using chemical and mineralogical, X-ray phase analysis, as well as their physical and mechanical properties. As a result of the tests, it was established that the studied deposits could be used as the main raw material component for obtaining foam gypsum materials, which contributes to the expansion of the raw material base for the production of foam gypsum materials for construction purposes.
Ключевые слова: пеногипсовые материалы, глиногипс, отход вермикулита, химико-минералогический, рентгенофазовый анализ, физико-механические свойства.
Keywords: foam gypsum materials, clay gypsum, vermiculite waste, chemical and mineralogical, X-ray phase analysis, physical and mechanical properties.
Введение
Развитие строительного комплекса при Министерстве строительства Республики Узбекистан предусматривает опережающий рост строительства жилых домов малой и средней этажности. Для эффективного решения данной задачи необходимо увеличение производства низко энергоёмких и экономичных стеновых материалов, изделий и конструкций на основе местного сырья и отходов промышленности.
В результате, в строительной отрасли появилось множество организаций и новых предприятий, выпускающих новые, современные, доступные и ре-сурсоэффективные строительные материалы. Как нам известно, сегодня наиболее актуальной проблемой стала проблема эффективности использования топлива и энергии. Климатические условия нашей республики, которые колеблются от +45-50°С летом до -15-20°С зимой, обуславливают большие потери тепла в зданиях и сооружениях.
Такая ситуация приводит к чрезмерному потреблению большого количества энергии.
В целом при строительстве жилых зданий необходимо широкое применение теплоизоляционных материалов с энерго- и ресурсосберегающими свойствами. Известно, что такие материалы изготавливаются из органического или минерального сырья. Основными теплоизоляционными материалами, получаемыми из органического сырья, являются композиционные материалы на основе древесных и сельскохозяйственных отходов [1,с. 156, 2, с. 148155, 4, с.207-209].
Композиционные материалы формируются на основе теплоизоляционных материалов, полученных из минерального сырья - керамзита, базальта, глиногипса, вермикулита, перлита и т.п.
В настоящее время для решения этой проблемы в лаборатории химии силикатов и химической технологии Института общей и неорганической химии изучаются возможности получения новых инновационных видов теплоизоляционных материалов
на основе таких видов сырья, как глиногипс и отход вермикулита[5,с. 117, 6, с. 55-85].
Методы и материалы исследования
Экспериментальные исследования
по разработке составов и технологии получения, определения основных характеристик пеногипса на основе глиногипса и отхода вермикулита пород проводились с использованием современных, а также общепринятых классических методов физико-химических анализов и физико-механических испытаний.
Химический анализ глиногипса и отхода вермикулита, опытных образцов проводился по стандартной силикатно-аналитической методике, обусловленной ГОСТ 26423-85 [3].
Минералогический состав глиногипса и отхода вермикулита образцов определяли
рентгенофазовым анализом, который проводили порошковым методом на рентгеновском дифракто-метре Shimadzu LABX XRD-6100 при СиКа -излучении. Съемку рентгенограмм осуществляли с шагом 0,02, режим тока и напряжения трубки 30 mA, 30 КУ. Идентификация минеральных фаз и анализ результатов производился с использованием справочников и общепринятых базы данных ICDD PDF-2 [11, с.35, 12, с.51-61].
Сроки схватывания определяют на стандартном приборе Вика. В нижней части подвижного стержня закрепляют иглу сечением 1 мм и длиной 50 мм. Перед началом испытания проверяют свободное падение металлического стержня, чистоту иглы, положение стрелки (должна быть на нуле, если игла упирается в пластинку). Масса стержня с иглой составляет 300г. Кольцо и пластинку перед началом испытания смазывают машинным маслом. В металлическую чашу наливают такое количество воды, которое необходимо для нормальной густоты теста, приготовленного из 200г гипса. Отвешенные 200г гипса всыпают в воду и в течение 30с перемешивают смесь ручной мешалкой. Кольцо, предварительно протертое, смазанное минеральным маслом
№ 2(131)
февраль, 2025 г.
и установленное на стеклянную пластинку, заполняют тестом. Для удаления попавшего в тесто воздуха кольцо с пластинкой 4-5 раз встряхивают путем поднятия и опускания одной из сторон пластинки примерно на 10 мм. Излишки теста срезают линейкой и заполненную форму на пластинке устанавливают на основание прибора Вика. Подвижную часть прибора с иглой устанавливают в такое положение, при котором конец иглы касается поверхности гипсового теста. Затем иглу свободно опускают в кольцо с тестом, меняя через каждые 30сек место соприкосновения иглы. После каждого погружения иглу тщательно протирают. Глубину погружения иглы в гипсовое тесто фиксируют по показанию стрелки, расположенной на подвижном стержне,
и ее значение заносят в журнал. По полученным значениям определяют два момента: начало и конец схватывания. Началом схватывания считают промежуток времени от момента затворения гипсового теста (всыпания гипса в воду) до момента, когда игла не доходит до дна пластины на 0,5 мм[7].
Результаты и их обсуждение
В результате изучения химического состава [8] (таблица 1), физико-механические характеристики (таблица 2) и рентгенофазового анализа (рисунки а, б) установлено, что они могут быть использованы в производстве теплоизоляционных материалов.
Таблица 1.
Химический состав глинагипса и отходы вермикулита
Наименование сырья Содержание оксидов, мас. % ППП, мас.%
SiO2 AЬOз Fe2Oз CaO MgO R2O SOз P2O5
Г. гипс-1 35,49 5,84 2,21 15,96 2,85 0,56 0,35 17,64 17,07
Г.гипс-2 39,24 4,67 3,10 16,00 2,24 0,47 0,53 18,11 16,64
Г.гипс-3 36,37 5,03 2,57 16,44 2,41 0,34 0,49 19,21 15,58
Глинагипссред. 35,49 5,84 2,21 15,96 2,85 0,56 0,35 17,64 17,07
От.верм-1 37,03 5,18 2,64 16,13 2,50 0,45 0,45 18,32 16,43
От.верм -2 46,98 6,21 8,57 17,76 15,38 1,04 0,68 0,06 2,28
От.верм -3 45,55 6,34 8,02 19,02 14,45 0,89 0,49 0,07 2,83
Отход вермикулитасред. 47,43 5,43 8,79 18,89 15,78 0,94 0,53 0,05 2,18
Процеживали и помещали в сушильную камеру, процесс сушки составлял 24 часа. После сушки полученный материал дробили и просеивали через сито. Свойства фосфогипсового теста приведены в таблице 2.
Таблица 2.
Физико-механические характеристики глиногипса и отхода вермикулита
Температура сушки, 0С Сроки схватывания Группа твердения
начало конец
70 14 час 20 мин 15 час 10 мин В - медленно твердеющий
180-200 13 час 20 мин 13 час 27 мин Б - нормально твердеющий
Полученные результаты рентгенофазового анализа глиногипса показали наличие рентгеновских эффектов в области межплоскостных расстояний d=0,740; 0,421; 0,303; 0,284; 0,266; 0,243; 0,188 и 0,153 нм, соответствующие основным эффектам двуводного гипса, албита d=0,375; 0,315; 0,247, а также эффекты d=0,330; 0,181 соответствующие кварцу (рис.а).Рентгенофазовый
анализ отхода вермикулита показал присутствие эффектов в основном d = 0,418; 0,320; 0,297; 0,293; 0,288; 0,252; 0,250; 0,214; 0,203; 0,162;0,141; 0,140 диопсита, d = 1,122; 0,827; 0,702; 0,443; 0,351 сепиолита и эффекты d=0,332; 0,212; 0,154; 0,152; 0,182 соответствующие кварцу (рис.б) [9,с. 494, 10].
№ 2 (131)
февраль, 2G25 г.
Рисунок l. Рентгенограммы глинагипса (а) и отхода вермикулита (б)
Петрографические исследования показали, что в исследуемых пробах в основном присутствуют кристаллы двуводного гипса частицами размеров от 0,1 до 0,4 мм. Кристаллы гипса бесцветны, прозрачны, текстура минерала мягкая, показатели светопреломления N§=1,528 и 1,525.
Заключение
Полученные результаты физико-химического анализа показали, что на основе глиногипса и отхода вермикулита имеется реальная возможность получения пеногипсовых изделий на их основе.
Список литературы:
1. М.А. Ахмедов, Т.А. Атакузиев. Фосфогипс., Ташкент, ФАН, 1980. 156 с.
2. Халиуллин М.И., Рахимов Р.З., Гайфуллин А.Р. // Влияние комплексной модифицирующей добавки на состав, структуру и свойства искусственного камня на основе композиционного гипсового камня. Известия Казанского ГАСУ. 2014. №3. С.148-155
3. ГОСТ 26423-85 Почвы: Методы определения удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка водной вытяжки: Мос. станд, 2011.
4. Касимов А.М. Переработка фосфогипса для предприятий стройиндустрии / А.М. Касимов, О.Е. Леонова // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2004. № 6. С. 207-209.
5. Наркевич И.П. Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ / И.П. Наркевич, В.В. Печковский. М.: Химия, 1984. С. 117.
6. Петренко Д.В. Охрана почв от стронциевого загрязнения / Д.В. Петренко // Экол. вестник Сев. Кавказа. 2012. Т. 8. № 2. С. 55-58.
7. ГОСТ 23789- Вяжущие гипсовые: Мос. станд, 2018.
8. 2018 Яшин С.О. Технология и свойства модифицированных фосфогипсобитумных минеральных композиций / С.О. Яшин. Владикавказ: ФГАОУ ВПО Северо-Кавказский федер. ун-т, 2013
9. Золотов Ю.А., Дорохова E.H., Фадеева В.И. Основы аналитической химии: Учеб. для вузов: В 2 кн.: Кн. 2. Методы химического анализа. / Золотов Ю.А., Дорохова E.H., Фадеева В.И. и др.; Под ред. Золотова Ю.А.. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк. 2000. С. 494 с.
10. G.A. Utegenova, M. Asamatdinov, B.A. Kalbaev, Andrey Medvedev, А1ехеу Zhukov. Modified gypsum binder for interior systems: E3S Web of Conferences 258, 09086 (2021)
11. К уцевол М.Л. Рентгеновский метод диагностики и качественного фазового анализа минералов. Практическое руководство к лабораторным работам по дисциплине «Лабораторные методы изучения минералов». Днепропетровск. 2012. С. 35с.
12. ASTM Standards Part 17, "Refractories, Glass, Ceramic Materials, Carbon and Graphite Products," ASTM, Philadelphia, 2005, P. 7-9, 51-61.
