ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ГИПСА ИЗ МЯГКИХ ГИПСОВЫХ ПОРОД

На Куйбышевском гипсовом комбинате принята технология, в основу которой положена раздельная сушка камня (запаривание в автоклаве, сушка в сушильном барабане). Теоретической предпосылкой этой технологии послужили представления о том, что охлаждение запаренного в автоклаве гипсового камня перед сушкой не влияет на свойства получаемого вяжущего. На Деконском комбинате стройдегалей действует совмещенная технология получения а-полугидрата сульфата кальция, предусматривающая увеличение длительности технологического цикла и расхода пара для исключения температурного провала при сушке запаренного гипсового камня. Имеются указания и о том, что при выборе режима сушки запаренного гипсового камня необходимо учитывать кристаллическую структуру, плотность и морфологию природного гипса, причем наибольшие затруднения встречаются в получении вяжущего высоких марок из рыхлого крупнокристаллического сырья, для которого выбор режимов сушки имеет особо важное значение.

Между тем ряд месторождений гипсового камня, Находящихся в выгодном географическом положении, характеризуется содержанием именно крупнокристаллического рыхлого гипса. К одному из них относится Бебяевское (Горьковская обл.). В связи с необходимостью организации производства высокопрочного гипса на базе этого месторождения регистров; температура запаренного к ах и я была не иже 105— 07°С, что дало возможность образования вторичного двугидрата сульфата кальция; сброс давления и автоклаве и перенос (в течение 10 мин) материала в сушильный шкаф; в сушильном шкафу после выдерживания запаренного материала при 18—20°С в течение 1 сут.

Во всех случаях параметры сушки обе спечивали получение материала, в основ) ном представленного полугидратом сульфата кальция (содержание Н20 гидрат; ой 5,7—6 %).

Средние результаты пяти опытов npi ведены в табл. 2. Подтвердились вывод о важной роли кристаллической структуры и плотности природного гипса в получении высокопрочного а-полугидрат сульфата кальция и о существенное влиянии этих показателей сырья на вы бор режимов сушки запаренного гипсового камня. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что вяжущее из гипс§ Бебяевского месторождения во всех слчаях характеризовалось повышенной водопотребностыо, отражающейся на прочности образцов. Кроме того, оказалось что нормальное водогипсовое отношени вяжущего из этого сырья изменяется, зависимости от режимов сушкн запарен ного гипсового камня от 0,38 до 0,42 тогда как водогипсовое отношение полугидрата сульфата кальция из сырь Шедокского месторождения во все случаях постоянно.

Микроскопическое исследование по называет, что разница в водопотребно сти связана с величиной и формой образующихся кристаллов полугидрата сульфата кальция (рис. 1). При использовании камня Бебяевского месторождешн образуются тонкие иглообразные кристаллы полугидрата с развитой удельной поверхностью. Для камня Шедокског месторождения характерно образование. Над чертой — вяжущее из брикетов, запаренных- без добавок модификатор 900—1100 см2/г); под чертой — с модификаторами (5Уд— около 600 см-г).

Для проверки этой гипотезы из исследуемого сырья получен полугидрат с различными размерами и формой Кристаллов, для чего использовали разработанный во ВНИИстроме способ, в предварительной подготовке брикетировании) измельченного до порошка гипсового камня. Способ обеспечивает получение вяжущего марок 600— О. Брикеты диаметром 65 мм и высотой 50 мм прессовали при давлении 150— 200 кгс/см2 до объемной массы 1800 кг/мЗ. Перед брикетированием в псовый порошок вводили добавки — индификаторы роста кристаллов (фталевый ангидрид) в количестве 0,1% массы гипса.

Способ обеспечил получение почти аймаковых по форме и размерам кристаллов полугидрата сульфата кальция с поверхностью без введения добавок 900—1100 см2/г с введением добавок около 600 см2/г. табл. 3 представлены результаты испытаний вяжущих, полученных путем и сушки брикетов. Режимы опытов с гипсовым камнем.

Предложение о возможности таким им принципиально изменить отношение материала к режиму его сушки после запаривания полностью подтвердилось. Более того, во всех случаях прочность образцов не только TIC зависела от режима сушки, но и была существенно выше, чем при получении а-полугидрата сульфата кальция из сырья Бебяевского месторождения по любому опробованному ранее режиму. Это свидетельствует о возможности управления прочностью получаемого вяжущего. Характерно, что при крупных, почти одинаковых кристаллах полугидрата, полученного из гипсового камня Шедокского и Бебяевского месторождений, свойства вяжущего (включая его отношение к режиму сушки) практически не различаются. Следует, по-видимому, внести коррективы в представления о значительном влиянии структуры природного гипсового камня на качество изготовляемого а-полугидрата сульфата кальция.

Представляло интерес установить взаимосвязь между удельной поверхностью получаемого вяжущего (соответственно его нормальной водопотребностью и прочностью образцов. Эта задача решалась, с одной стороны, улучшением качества вяжущего путем брикетирования сырья и введения добавок-модификаторов, с другой — использованием жестких режимов запаривания, ухудшающих качество вяжущего.

На основе изучаемых видов гипсового камня получен полугидрат с различной удельной поверхностью, которую определяли по воздухопроницаемости ненарушенных образцов после запаривания и сушки. Для каждого случая получали вяжущее путем совмещенной сушки, исключающей охлаждение материала ниже 105—107°С, и сушки после 24-часовой выдержки запаренного материала при 18—20°С.

Результаты показывают (рис. 2), что существуют универсальные зависимости между физико-механическими свойствами а-полугидрата сульфата кальция и его удельной поверхностью, в равной мере относящиеся и к плотному мелкокристаллическому, и к рыхлому крупнокристаллическому сырью. Аналогичные закономерности прослеживаются при изменении водогипсового отношения в зависимости от удельной поверхности вяжущего.

Установлено также, что решающее влияние на свойства а-полугидрата сульфата кальция оказывают не структурно- морфологические особенности природного сырья, а перечисленные показатели вяжущего, полученного на стадии тепловлажностной обработки. Так, если ухудшить форму и плотность упаковки кристаллов шедокского мелкокристаллического плотного гипса, например, за счет запаривания по жесткому режиму, то его отношение к сушке и свойства вяжущего оказываются такими же, как и а-полугидрата сульфата кальция, полученного из крупнокристаллического сырья рыхлой структуры (табл. 3). Следовательно, различия между ними сводятся в основном к тому, что из первого легче получить материал с необходимой структурой я плотностью, а из второго такой материал можно получить лишь г помощью брикетирования и введения добавок-модификаторов.

Полученные данные позволяют по-новому подойти к выбору оптимальной технологии получения высокопрочного гипса с учетом особенностей сырья и свидетсльствуют о целесообразности продолжения поисков новых приемов воздействия на структурно-морфологические параметры а-полугидрата сульфата кальция.

Таким образом, установлена взаимосвязь изменения физико-механических свойств высокопрочного гипса от удельной поверхности u-полугидрата сульфата кальция при использовании рыхлого крупнокристаллического и плотного мелкокристаллического гипсового сырья.

Создание условий для образования крупных призматических, хорошо ограненных кристаллов полугидрата сульфата кальция обеспечивает получение вяжущего, качество которого не зависит от режима сушки. Это позволило рекомендовать экономически более выгодную; технологию получения высокопрочного гипса с раздельной сушкой запаренного материала из сырья рыхлой структуры. На примере рыхлого крупнокристаллического гипсового сырья Бебясского, месторождения показано, что технология, основанная на раздельной сушке и включающая брикетирование измельченного j гипсового камня, обеспечивает получение вяжущего марки 400—450 (без добавок) и марок 600 и более (с добавками модификаторов).