CC BY
14УДК 666,9.0 i 5.427
A.M. Душевнна, B.K, Козлова, Т.Ф. Свит
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ НА СОСТАВ ПРОДУКТОВ ГИДРАТАЦИИ
Т
.i Ж
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползу нова)
Проведены исследования продуктов гидратации магнезиальных вяжущих веществ методом рентгенофашвого анализа. Выло установлено, что на рентгенограммах искусственного магнезиального камня, полученного на основе кауст и чес кого магнезита, присутствуют пики высокой интенсивности, принадлежащие что объясняется
образованием при высокотемпературном обжиге (720-8$0°С) неорганического полимера -
Магнезиальные вяжущие вещества (магнезиальный цемент) получают посредством умеренного обжига природного сырья - магнезита при 800-850°С или доломита 650-750°С. Перспективным видом сырья является брусит. Содержащийся в доломите карбонат кальция в условиях получения каустического доломита не разлагается.
В отличие от цементов, затворяемых во-
иц»
до и, магнезиальные вяжущие вещества более активно проявляют свои свойства при затворении растворами солей» чем обеспечивается многообразие получаемых при этом продуктов гидратации. Состав их зависит от вида сырья, типа затворите-ля и технологических параметров производства.
Наиболее часто в качестве затворителей используются растворы хлорида и сульфата магния. иногда с целью повышения водостойкости получаемого магнезиального камня вместе с хлоридом магния вводят добавки сульфатов железа и алюминия, растворимых фосфатов» карбамида и
В качестве основных продуктов взаимо-М§0 с растворами солей образуются гидраты гидроксохлорндов и гидроксосул ьфатов магния различного состава. Авторы [ 1 ] отмечают, что в составе получающегося магнезиального камня остается значительное количество непро-реагировавшего оксида магния. Наиболее изученными являются гидраты гидроксохлорндов магния составов:
9 Мё(0Н)2 МёС12 пН20 5 !^(0Н)2Ь^С12пН20 3 М§(0Н)2-МвСЬ"пН20.
Существует мнение [2,3], что при взаимодействии с раствором М§С12 образуется неорганический полимер состава И0-М§-0-[М§-0]!Г
Выполненные нами рентгенографические исследования продуктов гидратации (рисунок) каустического магнезита, каустического доломита и обожженного брус ига подтверждают справед-
ливость этого утверждения. На рентгенограммах продуктов гидратации искусственного магнезиального камня, полученного на основе каустического магнезита, имеются сильно выраженные дифракционные максимумы (¿N0,2 !0 им, 0,149 нм), соотв стствующие М§(>, Считаем, что эти дифракционные максимумы принадлежат повторяющемуся фрагменту [-М§-0-]„ в составе полимерной цепочки» а не оставшемуся непрореагнро-вавшим МеО из исходного
; > X ХЧ ■W'V'WWViV-V-^ '—■■■ tA 111
■A
ia.
•bWV-«"
»4.
mnwy""""""""""^.............
tM
42J*
Рис Рентгенограмму продуктов гидратации магнезиального камня, гшлучешюш на основе: а - каустического магнезита;
б - обожженного брусита* в - каустического доломита Fig, X-ray of hydration products of magnesia stone obtained on che base of: a) c&mik magnesite b) burnt brache с) caustic
dolomite
Следовательно, более правильная запись формул продуктов гидратации на основе каустического магнезита будет иметь вид:
8 Mg0'Mg(0H)rMgCIrnH,0 (1)
4 Mg(>Mg(0H)rMgCl2^H,0 (2)
2 Mg(>Mg(0H)rMgCI;riiH20 (3)
или ш MgO'MgCÖHVMgCIrnHiG, Причем, величина зависит от температуры обжига магнезиального сырья и возрастает с ее увеличением.
При недостаточном содержании солей в затворителе одновременно в качестве продукта гидратации может образоваться комплекс;
m MgO-Mg(OH)2, или HQ-Mg-0-[Mg-0]ffl'
В отличие от магнезиального камня на основе каустического магнезита на рентгенограмме гидратированного каустического доломита, полученного обжигом при температуре 780°С Таен-з и некого доломита, отсутствуют дифракционные максимумы, характеризующие MgO, основные пики принадлежат СаС(>* (d=0,303 нм, 0,190 им, им) и Mg{OHb (еИ),236 нм, 0Л80 нм).
Явление полимеризации наблюдается в ггах гидратации магнезиальных вяжущих, с обжигом сырьевых мат*
составляют 720»850°С). Причем, цепочка
формируется, видимо, в процессе обжига, сразу после разложения карбоната магния, а гидратация обожженного продукта идет с образованием твердого раствора MO-Mg-0[Mg-0]li-Mg-01! при затворен и и водой и с образованием НО-Mg-0-[Mg-0]jrMg«Cl при затворешш раствором хлорида магния. В случае использований в качестве сырья доломита образование полимерной цепочки затрудняется из-за наличия в доломите Саль
Изучение магнезиального вяжущего, по-
сита Куль дуре кого место* около 45()°С* показы«
магния отсутствуют дифр* совпадающие с основными ;
оксида маг-
поридам магния, а достоверно определен' ные линии указывают на наличие 0,236 нм, О Л 80 нм, 0,157 им), низких температурах обжига почка не успевает образовываться, вяжущее отличается очень высокой активностью при взаимо-денетвии с водой и растворами солен, Состав разую щи хея гндратных фаз может быть лен как НО~Мц-С1> или Мс(ОИ)^'МсС1?'п11^СХ
В результате можно сделать вывод, что продуктами гидратации каустического магнезита, полученного обжигам при температуре 720-850°(Л могут быть перечисленные выше гидраты 0,2,3), количественное соотношение между ними
;>удет зависеть от концентрации раствора затвори-теля. Для магнезиальных вяжущих, полученных при температуре 450°С н ниже, в качестве продуктов гидратации будут образовываться гидраты
гидрокеохлорида или гидрокеосульфата магния MgiOH)rMgC\rnlhO и М§(0Н)2*М§804*пН20.
Такие же продукты образуются при гидратации магнезиальной части каустического доломита.
Результаты исследования продуктов гидратации магнезиальных вяжущих веществ позво-ляют объяснить отсутствие пропорциональной зависимости между содержанием оксида магния и
А<
стью при сжатии.
По литературным данным [4] прочность магнезиального камня, 1 юл ученного при твердении каустического магнезита, затворенного растворами солей, несколько выше, чем прочность магнезиального камня, подученного при твердении каустического доломита в аналогичных условиях. Однако повышение прочности непропорционально доле оксида магния в составе вяжуще-го.
Для определения прочностных характеристик магнезиального камня на основе выше перечисленных магнезиальных вяжущих были изготовлены образцы-кубики с размером ребра 2 см. В качестве затворитсяя использовали раствор М§€1> (р=!,17 г/см*). После 28 суток твердения в нор-
>» о V
м ал ь н о-в лажи ости ы х условиях
прочность при сжатии. При этом установлено, что прочность магнезиального камня, полученного из каустического доломита, содержащего около 18% Ы^О, составила 56-63 МПа и оказалась близка к прочности камня, полученного на основе каустического магнезита, содержащего
\ ное обстоятел ьство можез объяснено особенностями механизма и твердения магнезиальных вяжущих поскольку получаемый в процессе обжига знта оксид магния представляет
о
которая при взаимодеиствни с водой и солями процессе гидратации может обрастать с группами ОН" и СТ. Таким образом, на образова ние новых соединений при гидратации расходует ся только часть оксида магния, другая часть бы выполняет роль наполнителя.
ри гидратации каустического в нем оксид магния участвует в ооразованин новых фаз н гидратации. То есть в расчете на \% оксида маг пня при гидратации каустического доломита обра зуется значительно большее количество но&ообра зованнй, чем при гидратации каустического незита.
ЛИТЕРАТУРА
Сштчтт Лютикова Т.А* Стендовые доклады II Международного со&еш» по хпыт и технологии цемента. 2000. ТЗ.С 114-116.
Каранетьупш EHLX., Дракмм С*И. Обтм и неорпшиче* скт химия. !vL: Хитт. 1994, 592 е.
3. Рдшиса НЛ» Общая химия. Л.: Хнмия„ И)8Г 720 с,
4. Каммнскж А.Ю. Технология аронтельных материалов на магнезиальном сырье; Комплексные методы определения пригодности сырья и способы иршпетдетшг Вильнюс: Мокслас. 1987. 344 е.
Кафедра технологии неорганических веществ
УДК 518.5:66.011(075.8)
из причин загрязнения жидкого вопри его хранении в стационарных криогенных резервуарах является наличие в них осадка отеерждеиного азота [1], Известно, что растворимость азота в жидком водороде в сильной мере зависит от температуры [2]. Из-за теплопритоков извне температура в резервуаре возрастает, вследствие чего происходит растворение осадка и увеличение концентрации растворенного азота в
е о
творе
В Ж Ряже кнх, М Ж Слюс&рев^ A.A. Богер, ДЖ Пшеничный РАСТВОРЕНИ Е ОСАДКА ОТВЕРЖДЕННОГО АЗОТА В ЖИДКОМ ВОДОРОДЕ
(Воронежская государственная технологическая академия)
На основе диффузионных представлений о растворении и экспериментального исследования получены данные о скорости растворения осадка отвержде иного азота в резервуаре с жидким водородом в условиях прогрева,
резервуара, м; г~~ время, с. ложимц что при г - 0 концентрация азота распределена равномерно по высоте слоя жидкости
с(х\0) = с0 = const; (2)
на свободной поверхности жидкости
dc(h,r)idx - 0,
где /? - высота сдоя жидкости, м;
на поверхности раздела фаз, согласно концентрация растворенного азота равна концентрации насыщения
ф£(г),г] = cs[T(T)] , (4)
где 6- толщина осадка кристаллического азота, м; Т- температура в объеме жидкости, К; но ввиду того, что растворимость азота в жидком водороде очень мгла [2]? то S « h , и (4) упрощается
с т*^ с J Система (1)-(3),(5) в
такова:
дС{Х,в)/д0 = д2С(Х,0)/дХ2
С(Х,0) = 1; С(0,0) = Cs(0); дС(Ю)/дХ = О, (7) где X = xth; 0 ~ tD!h2 \ С(Х ,0) = с(х,т)/с0; Cs(0) = Су[Г(г)]/с0.
растворений осадка отверждеиного азота в жид-
з анализа данных о профиле осадка от-вержденного азота в резервуаре с жидким водородом [3] следует, что его толщина на дне на порядок больше, чем на боковой поверхности. Это дает основание сформулировать математическую модель описания нестационарного поля концентрации растворенного азота в жидком водороде в одномерной постановке на основе диффузионных
г
, кгi м*; D
с(х,т)/сх\ (!)
концентрация азота в рас-
гг конвективной
и, м / с; х
координата, отсчитывае-
