CC BY
6Т Е Х Н И Ч Е С К И Е
НАУКИ
А.В. Булдаков
ВЯЖУЩЕЕ ИЗ ШЛАМА ЭЛЕКТРОЛИЗА ПРОИЗВОДСТВА ПВХ
В статье определены технологические свойства шлама электролиза производства ПВХ, приведен способ переработки с целью использования в качестве вяжущего. Приведены результаты механических испытаний вяжущего полученного автоклавированием механохимическим активированием смеси с использованием ПАВ. Получено гипсовое вяжущее соответствующее требованием ГОСТ 125 «Вяжущие гипсовые. Технические условия». Также приводится характеристика, проведенных испытаний прочностных свойств шлама в качестве вяжущего, полученного при помощи добавления янтарной кислоты и механохимической активации. Описывается технология исследования, в ходе которой доказывается использование шлама как вяжущего.
Ключевые слова: Шлам, отход, переработка, механо-механиче-ская активация, утилизация, экологичность.
В настоящее время существует ряд производств, где образующиеся отходы отрицательно влияют на окружающую среду. Поэтому их использование в качестве сырья для производства строительных материалов является актуальным вопросом. В статье предложен способ утилизации отхода, технология его переработки с целью получения гипсового вяжущего. Данный метод является безопасным для окружающей среды и здоровья человека. Также это позволяет значительно сократить затраты на получение исходного сырья.
Подготовка сырья
Процесс переработки шлама заключается в последовательном выполнении следующих технологических операций: шлам в сухом состоянии был раздроблен в молотковой дробилке, после чего был произведен помол на бегунах в присутствии ПАВ с целью реализации механохимической активации. Активированный шлам подвергался автоклавной обработке в среде насыщенного водяного пара при давлении 0,3МПА и температуре 134 оС по режиму 1-3-0.5 (подъём давления, изотермическая выдержка, сброс давления). После тепловой обработки образец был высушен до постоянной массы. С целью исключения температурного провала время перемещения из автоклава в сушильный шкаф составило не более 5 минут.
© Булдаков А.В., 2021.
Научный руководитель: Сучков Владимир Павлович - профессор, доктор технических наук, Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Россия.
Таблица 1
Химический состав шлама, %_
п.п.п. В одорастворимая часть Si02 R2O3 Fe203 CaO MgO so3
49,8 5,38 3,32 4,1 4,0 32,0 1,0 0,4
Результаты ДТА шлама приведены в соответствии с рис. 1 пробы отобраны в различных местах на разной глубине.
900
Рис. 1. ДТА шлама: 1- отработанная карта (средний слой, глубина 1м); 1- действующая карта; 3 - отработанная карта (с поверхности)
По данным химического ДТА и РФА шламы содержат:
- карбонат кальция (кальцит) - эндотермический эффект при температуре 850-900 оС. Содержание кальцита изменяется от 65% до 75% массы сухого шлама. Сульфат кальция (гипс) - эндотермические эффекты при температуре 125- 165 оС. Смещение эндотермических эффектов в область более низких температур может быть обусловлено примесями. Содержание гипса превышает 5% массы сухого отхода;
- гидроксид кальция (портландит) эндотермический эффект при температуре 490 и 505 оС подтверждает РФА, на рентгенограммах присутствует гипс дифракционные отражения 7,50; 4,29; 3,78; 304А.
Ниже приведены результаты физико-механических испытаний.
1.Определение нормальной густоты полученного вяжущего.
Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 23789-79 «Вяжущие гипсовые. Методы испытаний». Результаты определения нормальной густоты шлама приведены в таблице 2.
Таблица 2
Определение нормальной густоты полученного вяжущего_
Номер опыта Расход материалов Водогипсовое отношение Диаметр расплыва, мм
Гипс,г Вода,мл
1 300 150 0,5 161
2 300 170 0,57 197
3 300 162 0,54 180
Нормальная густота вяжущего составила 54%.
2.Определение сроков схватывания.
Время начала схватывания составило 15 минут. Конец схватывания составил 16 минут 10 секунд.
В соответствие с ГОСТ125 «Вяжущие гипсовые. Технические условия», вяжущее относится к нормально твердеющему гипсовому вяжущему.
3.Определение предела прочности образцов - балочек на растяжение при изгибе.
Для проведения испытаний были изготовлены образцы - балочки размером 160 х 40 х 40мм, они были испытаны через 2 часа естественного хранения и после полного высыхания. Результаты испытаний приведены в таблице 3.
Таблица 3
Определение предела прочности образцов_
Номер образца Прочность на растяжение при изгибе, МПа
Шлам
1 1,8
2 2,1
среднее 1,95
4.Определение предела прочности при сжатии.
Полученные после испытания на изгиб шесть половинок образцов- балочек подвергают испытанию на сжатие. Результаты испытаний приведены в таблице 4.
Таблица 4
Определение предела прочности при сжатии_
Номер образца Прочность при сжатии, Мпа
Шлам
1 2,21
2 2,13
3 2,63
4 2,72
среднее 2,4
Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования шлама электролиза производства ПВХ в качестве сырья для производства гипсовых вяжущих. Показатели сроков схватывания и механических испытаний показывают целесообразность использования полученного гипсового вяжущего для производства сухих гипсовых смесей.
В заключение стоит отметить, что результаты данных исследований свидетельствуют о возможности использования шлама химической очистки сточных вод ПВХ в качестве сырья для производства строительных материалов.
Данные результаты экспериментальных исследований могут служить основой для проектирования технологической линии производства гипсового вяжущего под конкретного заказчика.
Библиографический список
1.ГОСТ 23789-2018. Вяжущие гипсовые. Методы испытаний. Введ. 2019-05-01. - М.: Стандартиформ, 2018. -
17 с.
2.ГОСТ 125-2018. Вяжущие гипсовые. Технические условия.
3.Сучков, В. П. Гипсовые строительные материалы и изделия, полученные механохимической активацией природного и техногенного сырья: учебное пособие / В. П. Сучков; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. - Нижний Новгород: ННГАСУ, 2017. - 133 с.
БУЛДАКОВ АРТЁМ ВАДИМОВИЧ - магистрант кафедры производство строительных материалов и конструкций, Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Россия.
