Подготовка гипсосодержащего вяжущего компонента закладки Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

распространенные в природе гипсосодержащие породы (гипс, гипсоангидриты, загипсованные мергели и т.п.) и отходы производства боропродуктов, получившие название борогипс в виде камерного продукта и шламов обогащения.

Гипсоангидриты дробили сериями до класса - 40; -20; -10; -5 и - 2,5мм. После дробления полученный материал подвергали термообработке при различных температурных режимах в течение 1-2 часов с целью придания им вяжущих свойств. Кроме обожженных гипсосодержащих материалов при подборе состава смешанного вяжущего использовали портландцемент марки 400, негашеную известь и различные добавки, в основном замедлители схватывания.

При обжиге гипсосодержащих материалов идет выделение кристализационной воды и образование р - полугидрата (полуводного гипса) по схеме CaSO4* 2 Н20 =

= р- Са304* 0,5 Н2О + 1,5 Н2О

При переходе в полугидрат гипс теряет 15,76% воды. Практика показывает, что в состав 1 м3 закладочной смеси входит 300-400 кг вяжущего компонента,- примерно 20 - 25 % от общей массы твердого в закладке.

В связи с этим, задачей термообработки являлось доведение части (30%) обрабатываемого объема гипсосодержащих материалов, в пересчете составляющую около 300 кг, остальная часть (70%) использовалась как инертный заполнитель.

Процесс дегидратации проходил в течение 1,5-2 часов,

Структура дегидратации куска гипсоангидрита после завершения термообработки: 1 - объем полной дегидратации ~ 23 %; 2 - объем ~ 80 %-ной дегидратации ~ 17 %; 3 - объем ~ 50 %-ной дегидратации ~ 15 %; 4 - объем ~ 20 %-ной дегидратации ~ 25 %; 5 - объем материала без изменения свойств ~ 20 %

что наряду с исключением процесса измельчения материала позволило снизить энерго-затраты в 2-2,5 раза по сравнению с обработкой по описанным выше схемам.

В процессе проведения исследований установлено, что за период 1-2 часа обработки при температуре 150-1800С глубина дегидратации куска фракции 10-30мм находится в пределах 2-5мм, что составляет 30-60% от его полного объема. После обработки куска обожженный слой легко разрушался, раскрывая ядро практически не подвергшееся обжигу. На рисунке представлена схема дегидратации кускового гипсосодержащего материала, при среднем диаметре куска 20 мм.

Анализируя результаты экспериментов можно сделать вывод о том, что глубина обработки изменяется прямо пропорционально времени воздействия.

Таким образом, за два часа обжига средняя глубина дегидратации составляет около 5-6 мм, а объем дегидратированного материала доходит до 50 % от всей обработанной массы. При этом куски диаметром до 10 мм дегидратируются полностью.

Эксперименты по подбору вяжущего компонента показали, что все три вида гипсосодержащих материалов (камерный продукт, шламы обогащения борогипса и гипсоан-гидриты), могут быть использованы в качестве вяжущего компонента в закладочных смесях, поскольку они обладают достаточной гидравлической активностью, соответствующей марке 50-100.

На основе полученного вяжущего компонента опытным путем подбирали состав смеси. Первоначально устанавливали удельный расход воды, исходя из условия обеспечения необходимой транспортабельности и удобоукладываемости смесей. Обычно это составляет 400 л на 1 м3 готового раствора (с учетом влажности сырья).

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------

Савич О.И. - аспирант, Московский государственный горный университет.