Лекция №1-2. Минеральное сырье.

Колесников А.С.

 

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ

ПРОЦЕССЫ

СБОРНИК ЛЕКЦИЙ

для магистрантов специальности 6М075300 – Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материаловобучающихся, по Государственной программе индустриально-инновационного развития -2 Республики Казахстан

(ГПИИР-2)

 

по дисциплине

«ПРОМЫШЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ»

 

Шымкент, 2016г.

 

УДК 541 (075)

ББК

 

 

Колесников А.С. Промышленные химические процессы/ Сборник лекций. -

Шымкент: Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова, 2016. -90с.

 

ISBN_____________

 

 

Сборник лекций посвящен описанию химических процессов протекающих при получении неорганических материалов. Описанные в конспектах лекций данные необходимы для объективного представления о химических свойствах неорганических материалов, что позволит будущим специалистам получить более глубокие базовые знания по основным вяжущим веществам, применяемым в качестве компонентов современных строительных материалов.

Конспекты лекций предназначены для магистрантов, научно- и инженерно- технических работников, специализирующихся в области специальности 6М075300 – Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов

 

Рецензенты:

Худякова Т.М. – д.т.н., профессор кафедры «Технология цемента, керамики и стекла» ЮКГУ им. М. Ауэзова

Бровко И.С. – д.т.н., профессор кафедры «Технология цемента, керамики и стекла» ЮКГУ им. М. Ауэзова

Нахимбеков М.А. – Председатель ОО «Локальный профсоюз» АО Шымкентцемент

 

Сборник лекций рекомендованы к изданию Учебно-методическим советом Южно-Казахстанского государственного университета им. М.Ауэзова, протокол № __ от «__» __ 2016г.

 

ISBN_____________

 

©Южно-Казахстанского государственного университета им. М.Ауэзова

Содержание

 

Введение……………………………………………………………
Лекция №1-2. Минеральное сырье
Лекция №3-4. Характеристика важнейших видов минерального сырья.
Лекция №.5-6 Требования к качеству минерального сырья.
Лекция №7-8. Свойства важнейших минералов, входящих в состав природного сырья.
Лекция №9-10. Характеристика важнейших продуктов промышленности неорганических веществ.
Лекция №11-12. Неорганические вяжущие вещества.
Лекция №13-14. Комплексное использование сырья в промышленности вяжущих материалов
Лекция№15-16. Использование отходов металлургических производств в технологии стекла и стеклокристаллических материалов.
Лекция №17-18. Производство портландцемента на основе доменных гранулированных шлаков.
Лекция №19-20. Комплексное использование сырья при производстве стекла и стеклокристаллических материалов.
Лекция №21-22. Использование отходов металлургических производств в технологии стекла и стеклокристаллических материалов.
Лекция №23-24. Комплексная переработка шлаков для производства шлакоситаллов.
Лекция №25-56. Использование стеклобоя в производстве строительных материалов.
Лекция №27-28. Керамика, способы получения, классификация, области применения.
Лекция №29-30. Комплексное использование сырья при производстве керамзитовых окатышей.

Лекция №1-2. Минеральное сырье.

Введение.

 

Ведущие экономики мира

Экономическую мощь самых развитых и богатых стран мира США, Канады, Германии, Франции, Великобритании, Италии и Японии определяют эффективно работающая энергетика, черная и цветная металлургии, химическая промышленность и промышленность строительных материалов, перерабатывающие минеральное сырье для последующего использования

Роль минеральных ресурсов в современной мировой экономике в целом вполне однозначна и определенна – развитые страны мира не только потребляют более 50% добываемого минерального сырья, но и являются бесспорными лидерами по глубине его переработки, тогда как в них проживает только 1/6 всего населения Земли.

Из названных стран, только США и Канада, имеют развитую минерально-сырьевую базу и обеспечивают в значительной мере потребности своих экономик.

Обеспеченность важнейшими видами минерального сырья, разведанными до промышленных категорий достаточных для его последующей добычи в настоящее время свидетельствует, что только США и Канада, имеют развитую минерально-сырьевую базу и в состоянии удовлетворять в значительной мере потребности своих экономик (табл. 1.1). Другие же промышленно развитые государства находятся в сырьевой зависимости.

Неравномерность размещения минерально-сырьевых баз, обусловлена объективными геологическими факторами и условиями формирования месторождений полезных ископаемых в определенных геологических пространственных и временных обстановках. Большинство видов минерального сырья расположены на значительном удалении от мест его потребления и переработки, особенно остро вопрос снабжения сырьем стоит для западноевропейских и японских компаний.

Так, европейские потребители заинтересованы в возрастающих поставках топливно-энергетического сырья, особенного природного газа, нефти и урана, руд для черной и цветной металлургии, сырья для химической промышленности. Японская экономика полностью зависит от импорта минеральных ресурсов, так как на ее территории практически нет месторождений, за исключением мелких медных, свинцово-цинковых и серноколчеданных.

Неравномерность распределения минерального сырья по странам и регионам и значительная удаленность мест его добычи и от районов переработки и потребления обуславливает отчетливо международный характер рынков минерального сырья.

Постоянно возрастающая потребность в минеральном сырье со стороны развитых государств и новых индустриальных стран (Южная Корея, Сингапур, Индонезия, Малайзия и др.) привела к значительному росту его производства за последние 35-45 лет минерального сырья и увеличила интенсивность грузопотоков – из стран Южной Америки, Африки, Ближнего Востока, Австралии в Северную Америку, Европу, Японию и Юго-Восточную Азию.

Объективное оживление мировой торговли минеральным сырьем (а цены мирового рынка значительно превышают внутренние цены стран-продуцентов) приводит к изменению спроса и стимулирует развитие добывающей промышленности. Однако, спрос и предложение на рынке минерального сырья постоянно изменяется при неизменной тенденцией роста объема производства минерального сырья в связи с увеличивающимся потреблением и тенденцией повышения его цены.

За последние 50 лет мировой рынок минерального сырья, состояние которого безусловного определяется потребностями экономики ведущих промышленно-развитых стран неоднократно переживал кризисные явления.

Так, мировой энергетический кризис середины 70-х годов привел не только к резкому изменению мировых цен на минеральное сырье (вслед за энергоресурсами, цены на которые выросли в несколько раз – нефть с 2 до 10 долл./баррель, природный газ с 40 до 100 долл./1000 куб.м, уголь с 25 до 60 долл./т, уран с 15 до 80 долл./кг) кратно подорожали в 3-4 раза все виды полезных ископаемых), но и способствовал интенсификации геологоразведочных работ и совершенствованию технологии добычи и переработки минерального сырья.

Противоположная ситуация наблюдалась в мире в конце 90-х годов. Начиная со середины 1998 года цены на нефть стали стремительно падать и к концу года 1 баррель нефти в Лондоне на ITP (International Petroleum Exchange) стоил около 10 амер. долларов, что почти на 70% ниже уровня цен в течение 1997 года. Аналогичные проблемы испытывали и все ведущие золотодобывающие компании мира – себестоимость добычи в странах-продуцентах золота (ЮАР, США, Австралия, Китай, Бразилия) была на уровне 260-290 долл./ тр.унцию и стоимость его на мировом рынке около 300 долл./ тр.унцию.

Как иностранные, так и российские специалисты и аналитики-экономисты предсказывали дальнейшее падение цен на нефть. Наиболее пессимистичные прогнозы давали эксперты ОПЕК (OPEC – Organization of Petroleum Exporting Countries) – цена в середине 1999 года будет около 5 долл./бар. В настоящее время можно представить, что случилось бы с нефтедобывающей промышленностью России, да и со страной в целом, если бы те оценки стали реальностью. Ведь в те годы себестоимость добычи российской нефти была 8-10 долларов за баррель и более половины из добываемой нефти (примерно 140 из 300 млн.т.) предназначалась для экспорта. Однако, после некоторой стабилизации цен на уровне 11-12 долл./бар зимой 1998-1999 года, цены на сырье, особенно с середины 1999 года, испытывали повышательную тенденцию.

Вначале 2007 года, не представлялось возможным, что стоимость одного барреля нефти перевалит за 100 долларов, однако в середине марта 2008 года, спустя всего немногим менее 10 лет после российского дефолта и внутри российского кризиса, который можно расценивать как проявление общемировых кризисных явлений середины-конца 90-х годов, баррель нефти на мировых рынках стоил более 110 долларов. И другие полезные ископаемые резко (в 3-4 раза) выросли в цене, достигнув исторических максимумов: золото 1000 долл./тр.унцию, палладий 500 долл./тр.унцию, платина 2050 долл./тр.унцию, олово почти 20000 тыс.долл./т, медь 8500 тыс.долл./т, никель 33000 тыс.долл./т, природный газ 350 долл./ 1000м3.

Несомненно, что ситуация на мировом рынке минерального сырья, где покупателями выступают преимущественно экономически развитые государства, экономика которых крайне зависима от своевременности и условий его поставок, определенно сказывается на эффективности экономической деятельности горнодобывающих стран и служит стимулом или тормозом к развитию минерально-сырьевого сектора.

Мировой экономический кризис 2008-2009 гг. отразился и на рынках минерального сырья – стагнация экономики привела к уменьшению объема потребления сырья и падению цен на него, а в дальнейшем, с одной стороны, оживление деловой активности и выход из депрессии проявились в повышательных ценовых тенденциях на многие виды минерального сырья (например, никель, нефть, газ, черные и цветные металлы), с другой стороны, озабоченность бизнеса, вызвала существенное повышение цен нефть (до110 и 120 долл/барр), валютные металлы, прежде всего, золото (примерно 1700 долл/ тр.ун) и серебро (40 долл/ тр.ун).

Кроме чисто экономических взаимных интересов стран-потребителей и стран-продуцентов минерального сырья, регулируемых рыночными механизмами, современная история знает немало случаев, когда минеральное сырье являлось причиной политических и военных конфликтов, которые в той или иной степени были не безразличны странам-потребителям минерального сырья и также отразились на конъюнктуре рынка. Только в 70-х годах произошли: война в Биаффре (Нигерия). Провинция Биаффра находится в дельта р.Нигер – крупном нефтегазоносном бассейне Нигерии, одной из ведущих нефтегазодобывающих стран Африки и мира в целом; война в провинции Шаба (Конго) за господство над крупнейшими кобальт-медными месторождениями мира; война в Анголе за алмазоносные районы севера страны (провинция Лунда); война в Намибии, причиной явились богатые прибрежно-морские россыпи ювелирных алмазов и урановые богатства (месторождение Рессинг); военный конфликт в начале 80-х годов между Аргентиной и Великобританией за приоритет над Мальвинскими (Фолклендскими) островами, шельф которых имеет перспективы на углеводороды; 9-летняя война между Ираном и Ираком в 70-х годах, не поделивших территорию, богатую нефтью и газом; Ирако-Кувейтская война 1991 года – на границе этих стран расположено одно из крупнейших месторождений мира, с запасами в несколько млрд.т нефти (мировые запасы в то время составляли около 140 млрд.т нефти).

 

Горные породы и минералы

Породообразующие минералы

Породообразующие минералы

 

Породообразующие минералы – те, из которых главным образом состоят горные породы.

В природе найдено и изучено более 2000 минералов, но лишь 50 из них являются породообразующими.

Краткая характеристика основных породообразующих минералов.

Минералы группы кремнезема - ряд минералов, представляющих собой модификацию двуокиси кремния:

· кварц;

· опал;

· халцедон.

Полевые шпаты (алюмосиликаты натрия, калия, кальция) – наиболее распространенные в природе минералы по массе горных пород:

· граниты;

· диориты;

· габбро;

· андезиты;

· сиениты.

Железисто-магнезиальные силикаты:

· габбро;

· базальты;

· диабазы.

Слюда – группа минералов, представляющие алюмосиликаты слоистой структуры и обладающие совершенной спайностью в одной плоскости.

Асбест – группа минералов, представляющие водные силикаты магния и железа, образуют агрегаты, сложенные тончайшими гибкими волокнами, которые легко расщепляются на составляющие их волокна.

Глинистые минералы – группа водных силикатов алюминия - составляют основную массу глин, самый распространенный из которых каолинит . Белые каолинитовые глины используют при производстве тонкой керамики - фарфор, фаянс.

Кальцит (известковый шпат ) – один из наиболее распространенных минералов в земной коре. Кальцит основной породообразующий минерал таких пород, как мел, известняк, известковый туф, входит в состав мрамора.

Магнезит - близок по свойствам к кальциту, но встречается значительно реже.

Доломит - по свойствам близок к кальциту, но встречается значительно реже.

Гипс - мягкий минерал, кристаллизуется в виде зернистых (алебастр) и волокнистых масс (селенит).

Ангидрит - безводная разновидность гипса.

 

Характеристика металлов

Неметаллы

Оксиды

Гидроксиды

Кислоты

Понятие о солях

Характеристика металлов

Атомы металлических соединений связаны между собой при помощи особой металлической связи, образуя кристаллическую сеть. Ионы металлов связываются между собой, образуя электронное облако.

Кристаллическая сеть создается всеми металлами, и этим обусловлены общие свойства большинства этих простых неорганических веществ. Например, такими свойствами являются высокая теплопроводность, пластичность, прочность, непрозрачность, высокая электропроводность.

 

 

Неметаллы

Неорганические соединения неметаллической природы отличаются большим многообразием. В этой группе можно встретить вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии. Примером твердого неметалла может служить сера, фосфор и т. д.; газообразного – водород, хлор; жидкого – бром.

Газообразные неметаллы обычно существуют в природе в виде двухатомных молекул, кроме благородных газов, которые существуют в виде одноатомных. Жидкие неметаллы также часто имеют молекулярное строение. Твердые вещества чаще всего образуют кристаллическую сеть, то есть обладают немолекулярным строением.

 

Оксиды

Оксиды являются веществами, которые имеют в своем составе 2 элемента (или более), причем один из них - это обязательно кислород. Общая формула оксидов имеет вид ЭхОу.

 

В зависимости от того, как взаимодействуют оксиды с другими веществами, их подразделяют на 3 категории: амфотерные, кислотные и основные.

Свойства классов неорганических соединений имеют значение при определении возможных реакций с их участием. Так, амфотерными являются те оксиды, которые при вступлении в реакцию с кислотами и основаниями образуют соли и воду. При вступлении в реакцию с водой данные соединения могут обладать кислотными и основными свойствами, то есть образовывать как кислоты, так и основания. К амфотерным относят соединения алюминия, хрома III, бериллия, железа III, цинка. Кислотные оксиды вступают в реакцию с водой и образуют кислоту, а при взаимодействии с основаниями - соли. Основные оксиды в реакции с водой образуют основания, а с основаниями – тоже соли.

В соответствии с другой классификацией, оксиды также делят по способности образовывать соли на солеобразующие и несолеобразующие. Несолетворные оксиды образуют кислоты, и для них невозможны реакции с образованием солей.

 

Гидроксиды

Эти соединения получают путем присоединения воды к оксидам либо косвенно в процессе ряда реакций. Те гидроксиды, что образованы основными оксидами, называют основаниями, а те, что образуются из амфотерных оксидов, – амфотерными гидроксидами.

 

Кислоты

Эти сложные вещества входят в основные классы неорганических соединений, состоят из водорода и кислотного остатка. Наименование последнего позволяет дать название той или иной кислоте.

Кислоты как классы неорганических соединений могут быть одно-, двух- и трехосновными, что зависит от количества атомов водорода в их составе. Примером одноосновной кислоты служит соляная кислота (HCl), двухосновной – серная (H2SO4), а трехосновной – фосфорная (H3PO4).

Кислотные остатки также имеют свою классификацию, могут быть кислородсодержащими и бескислородными.

Атомы металлов способны замещать водород в кислотах, в таком случае получаются соли.

 

Понятие о солях

В основные классы неорганических соединений входят также соли. Это продукт замещения атомами металла водорода в кислотах или гидроксильных групп оснований на кислотные остатки. Соли образуются тогда, когда различные классы неорганических соединений взаимодействуют между собой.

!function(e,t,n,a,s){e[n]=e[n]||[],e[n].push(function(){Ya.Context.AdvManager.render({blockId:"R-116722-2",renderTo:"yandex_ad_R-116722-2",async:!0})}),s=t.getElementsByTagName("script")[0],a=t.createElement("script"),a.type="text/javascript",a.src="//an.yandex.ru/system/context.js",a.async=!0,s.parentNode.insertBefore(a,s)}(this,this.document,"yandexContextAsyncCallbacks");

 

В зависимости от степени замещения атомов различают средние, кислые и основные соли. Если происходит полное замещение атомов, то образовавшаяся соль средняя, если частичное, то, соответственно, кислая или основная. В том случае, когда состава реагентов достаточно для полного замещения, образуется средняя соль.

Когда при взаимодействии не хватает кислоты для получения средней соли, говорят о получении основной соли.

При вступлении в реакцию металлов с неметаллами образуется бескислородная соль, а когда в реакцию вступает кислотный и основный оксид, получают кислородсодержащую соль.

 

Глина как вяжущее.

 

Вяжущие вещества — вещества, способные затвердевать в результате физико-химических процессов.

Схватывание - явление, характерное для вяжущих, твердеющих по физико-химическому механизму (гипс, цементы).

Глина — осадочная горная порода, основные свойства которой определяются свойствами мельчайших частиц размером менее 5 мкм, которые принято называть глинами.

1 Вяжущими веществами называют материалы, способные в определенных условиях (при смешивании с водой, нагревании и др.) образовывать пластично-вязкое тесто, которое самопроизвольно или под действием определенных факторов со временем затвердевает.

Переходя из пластично-вязкого состояния в камневидное, вяжущие вещества могут скреплять между собой камни (например, кирпич) или зерна песка, гравия и щебня. Это свойство вяжущих используется для получения бетонов, строительных растворов различного назначения, силикатного кирпича, асбестоцемента и других безобжиговых искусственных каменных материалов.

Начало использования человеком вяжущих открыло новую эпоху в строительстве: вместо обтесывания камней строители с помощью вяжущих и камней произвольной формы могли делать любые конструкции, не беспокоясь о плотном прилегании одного камня к другому.

Современные вяжущие вещества в зависимости от состава делят на:

• неорганические (известь, цемент, гипсовые вяжущие и др.), которые для перевода в рабочее состояние затворяют водой (реже водными растворами солей);

• органические (битумы, дегти, синтетические полимеры и олигомеры), которые переводят в рабочее состояние нагревом либо с помощью органических растворителей, либо сами они представляют собой вязкопластичные жидкости.

В строительстве в основном используют неорганические (минеральные) вяжущие вещества.

Подавляющее число неорганических вяжущих способно твердеть самопроизвольно, без создания каких-либо условий. Однако находят применение и вяжущие, которые твердеют при определенных условия и при введении специальных добавок, например вяжущие автоклавного твердения, способные твердеть только в среде насыщенного водяного пара при температуре 150...200°С и при повышенном давлении (в автоклаве). К последним относятся известково-кремнеземистые, известково-зольные, известково-шлаковые и другие вяжущие.

Главным качественным показателем вяжущих является отношение к воздействию воды. По этому признаку их делят на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. По химическому составу можно выделить четыре группы воздушных вяжущих:

1 — известковые, состоящие, в основном, из гидрооксида кальция Са(ОН)₂;

2 — гипсовые, состоящие из сульфата кальция (CaSO₄•0,5Н₂О или CaSO₄);

3 — магнезиальные, главным компонентом которых служит MgO;

4 — жидкое стекло — раствор силиката натрия или калия. Последнее из-за способности сохранять прочность в кислых средах называют кислотоупорным вяжущим.

Гидравлические вяжущие способны твердеть и длительное время сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде. Причем, находясь в воде, они могут повышать свою прочность. По химическому составу гидравлические вяжущие представляют собой сложные системы, состоящие в основном из соединений четырех оксидов: СаО - SiO₂ - А1₂О₃ - Fe₂O₃. Эти соединения образуют основные типы гидравлических вяжущих (приводятся в исторической последовательности):

1) гидравлическая известь и романцемент;

2) силикатные цементы, состоящие преимущественно из силикатов кальция (портландцемент и его разновидности);

3) алюминатные цементы, состоящие в основном из алюминатов кальция (глиноземистый цемент и его разновидности);

4) вяжущие эттрингитового типа, основными компонентами которых являются алюминаты кальция и сульфат кальция (расширяющиеся и безусадочные цементы).

Общая классификация вяжущих веществ по А.А.Пащенко в зависимости от характера процессов происходящих при их твердении представлена в таблице 1.1.

Главнейшие показатели качества вяжущих как воздушных, так и гидравлических,- прочность и скорость твердения.

Таблица 1.1- Общая классификация вяжущих веществ по А.А.Пащенко

Группа вяжущего по основному характеру процессов твердения	Группа по химическому составу ВВ	Виды вяжущего вещества
I группа гидратационные вяжущие 1) воздушного твердения	неорганические	Гипсовые вяжущие (строительный гипс, высокопрочный гипс, формовочный гипс, медицинский гипс, ангидритовое вяжущее, высокообжиговый гипс, безобжиговый гипсовый цемент) Воздушная известь Магнезиальные вяжущие
2) гидравлического твердения	неорганические	Гидравлическая известь
Романцемент
Портландцемент и его разновидности Пуццолановые цементы (пуццолановый цемент, известково-пуццолановые, известково-зольные, известково-глинистые)
Шлаковые цементы (шлакопортландцемент, сульфатно-шлаковые цементы, известково-шлаковый цемент, шлакощелочные вяжущие)
Глиноземистый цемент
Расширяющиеся цементы
3) автоклавного твердения	неорганические	Автоклавные вяжущие (известко-кремнезе-мистые, шлаковые, известково-нефелиновые, силикатно-гидрогранатные и др.)
II группа коагуляционные вяжущие	неорганические	Глина
органические	Битум и деготь
III группа (поликондинсационные (полимеризационные) вяжущие	неорганические	Растворимое стекло и вяжущие на его основе
Серный цемент
Фосфатные цементы
органические	Фенолформальдегидные, фурановые, полиэфирные, эпоксидные и др. смолы
элементо-органические	Кремне-органические смолы Гидрализаторы этилсиликата Глетгрицериновый цемент
К первой группе относятся все традиционные вяжущие материалы, твердеющие после смешивания с водой. Для этой группы вяжущих материалов характерны реакции гидратации и гидролитической диссоциации:   А + аq -→ А • аq, A + aq →• А' • aq + A' • aq, А + В-+ aq →• АВ • aq.   Ко второй группе могут быть отнесены вяжущие, представляющие собой типичные коллоидные системы и твердеющие за счет коагуляционного структурообразования. К третьей группе относятся вяжущие материалы, твердеющие за счет реакций полимеризации и поликонденсации. Для этой группы вяжущих материалов характерны следующие реакции: n А → [—А—]n nА→ [—А'— ]n + mА'',   Рассматриваемые группы вяжущих веществ отличаются как по своим свойствам, строению и типу химической связи, так и по процессам твердения. Вид химической связи (ионная, ковалентная) между отдельными атомами и группами атомов, а также размеры отдельных атомов и ионов или молекулярных групп и способность атомов к изменению координации определяют сложность строения веществ, используемых в качестве вяжущих.

 

Прочность вяжущих изменяется во времени, поэтому ее оценивают по прочности (обычно на сжатие и изгиб) стандартных образцов, твердевших определенное время в условиях, установленных стандартом. По этим показателям устанавливают марку вяжущего. Например, марка гипсовых вяжущих определяется по прочности образцов из гипсового теста спустя 2 ч после их изготовления, а портландцемента - по прочности образцов из цементно-песчаного раствора — через 28 суток твердения во влажных условиях при температуре (20 ± 2)°С.

Скорость твердения — другая не менее важная характеристика вяжущих. Очень высокой скоростью твердения обладают гипсовые вяжущие: они полностью затвердевают за несколько часов; очень медленно твердеет воздушная известь: процесс ее твердения длится сотни лет.

В процессе твердения строители различают две стадии: схватывание и набор прочности (собственно твердение). Такое членение процесса имеет весьма условный характер, но оно удобно для практических целей.

Схватывание — потеря тестом вяжущего пластично-вязких свойств и формирование структуры с молекулярными, ван-дер-ваальсовыми связями. Момент, когда появляются признаки загустевания теста, т. е. оно начинает терять пластичность, говорит о начале схватывания. Момент, когда тесто превращается в твердое тело, окончательно теряя пластичность, но не приобретая еще практически значимой прочности, называют концом схватывания. Сроки схватывания гипса 4...30 мин, портландцемента — несколько часов. У простейших вяжущих (глина, известь), твердеющих в результате испарения воды, этап схватывания растягивается на очень длительный период времени, поэтому принято считать, что он просто отсутствует.

Сроки схватывания необходимо знать, так как все работы со смесями на основе вяжущих должны заканчиваться до начала их схватывания, пока они не потеряли пластичности. Повторное перемешивание после схватывания, особенно с добавлением воды, может привести к существенному снижению прочности материала на этом вяжущем.

2 В минералогической энциклопедии глинами называют частицы размером менее 2мкм. Глинистые частицы обычно имеют пластинчатое строение и хорошо смачиваются водой (гидрофильны). Благодаря большой общей поверхности частиц глина способна поглощать и удерживать большое количество воды (до 20...30 % по массе). При этом она разбухает и переходит в вязкопластичное состояние.

При высыхании глиняное тесто уменьшается в объеме (10...20 %): частицы глины, сближаясь, начинают прочно удерживаться друг около друга силами поверхностного натяжения тончайших пленок воды, остающейся между ними. Происходит затвердевание глины. Прочность высохшей глины достаточно велика (до 10 МПа).

Глиняное тесто при высыхании из-за сближения частиц дает зна-чительную усадку. Чтобы уменьшить усадку и предотвратить растрескивание, в глиняное тесто добавляют более крупнозернистые материалы (песок, опилки).

При повторном увлажнении глина вновь размягчается, поэтому затвердевший глиняный материал необходимо предохранять от воздействия воды.

Глину в качестве вяжущего применяют как местный материал в сельском строительстве для штукатурных и кладочных растворов. Особенно широко применяют глины для кладки печей. Из глины с добавлением соломы получают также материал для кладки стен - саман.

Благодаря высокой пластичности и способности удерживать воду на поверхности своих тонкодисперсных частиц глину используют в качестве пластифицирующей добавки к цементу в строительных растворах.

 

Контрольные вопросы:

1 Дайте определение вяжущим веществам.

2 Перечислите простейшие вяжущие.

3 Дайте определение воздушным вяжущим.

4 Дайте определение гидравлическим вяжущим.

5 Дайте определение скорости твердения.

6 Дайте определение процессу схватывания.

7 Современные вяжущие вещества в зависимости от состава подразделяют?

8 Дайте определение глине как вяжущему веществу.

Список литературы:

1 Петрова, Л. В. Химия вяжущих строительных материалов: учебноепособие / Л. В. Петрова, Е. С. Гиматова. – Ульяновск: УлГТУ, 1999; 2002. – 67 с.

2 Шмитько Е.И. и др. Химия цемента и вяжущих веществ: Учебник. – СПб: Проспект науки, 2006. – 206с.

3 Таймасов Б.Т. Химическая технология вяжущих материалов: Учебник. – Шымкент: ЮКГУ им. М.Ауэзова, 2014. – 444с.

4 Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы из отходов промышленности. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 368с.

5 Русина В.В. Минеральные вяжущие вещества на основе многотоннажных промышленных отходов. Учебное пособие. – Братск ГОУ ВПО «БрГУ», 2007.- 224 с.

6 Мчедлов – Петросян, О. П. Химия неорганических строительных материалов / О. П. Мчедлов-Петросян. – М.: Стройиздат, 1988.

7 Наназашвили, И. Х. Строительные материалы, изделия и конструкции: справочник / И. Х. Наназашвили. – М.: Высшая школа, 1990. – 495 с.

8 Общий курс строительных материалов: учебное пособие для строит. спец. Вузов / И. А. Рыбьев, Т. И. Арефьева, Н. С. Баскаков, Е. П. Казенова, Б. Д. Коровников. – М.: Высшая школа, 1987. – 584 с.

9 Лугинина И.Я. Химия и химическая технология неорганических вяжущих веществ. В 2ч. – Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, 2004. – Ч.1. – 240с., Ч.2. – 199с.

 

Список литературы

 

Боженов П.И. Комплексное использование минерального сырья для производства строительных материалов. – Л.-М.: Стройиздат, 1963.

Гладких К.В. Шлаки – не отходы, а ценное сырье. – М.: Стройиздат, 1966.

Попов Л.Н. Строительные материалы из отходов промышленности. – М.: Знание, 1978.

Баженов Ю.М., Шубенкин П.Ф., Дворкин Л.И. Применение промышленных отходов в производстве строительных материалов. – М.: Стройиздат, 1986.

Дворкин Л.И., Пашков И.А. Строительные материалы из отходов промышленности. – К.: Выща школа, 1989.

 

Колесников А.С.

 

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ

ПРОЦЕССЫ

СБОРНИК ЛЕКЦИЙ

для магистрантов специальности 6М075300 – Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материаловобучающихся, по Государственной программе индустриально-инновационного развития -2 Республики Казахстан

(ГПИИР-2)

 

по дисциплине

«ПРОМЫШЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ»

 

Шымкент, 2016г.

 

УДК 541 (075)

ББК

 

 

Колесников А.С. Промышленные химические процессы/ Сборник лекций. -

Шымкент: Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова, 2016. -90с.

 

ISBN_____________

 

 

Сборник лекций посвящен описанию химических процессов протекающих при получении неорганических материалов. Описанные в конспектах лекций данные необходимы для объективного представления о химических свойствах неорганических материалов, что позволит будущим специалистам получить более глубокие базовые знания по основным вяжущим веществам, применяемым в качестве компонентов современных строительных материалов.

Конспекты лекций предназначены для магистрантов, научно- и инженерно- технических работников, специализирующихся в области специальности 6М075300 – Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов

 

Рецензенты:

Худякова Т.М. – д.т.н., профессор кафедры «Технология цемента, керамики и стекла» ЮКГУ им. М. Ауэзова

Бровко И.С. – д.т.н., профессор кафедры «Технология цемента, керамики и стекла» ЮКГУ им. М. Ауэзова

Нахимбеков М.А. – Председатель ОО «Локальный профсоюз» АО Шымкентцемент

 

Сборник лекций рекомендованы к изданию Учебно-методическим советом Южно-Казахстанского государственного университета им. М.Ауэзова, протокол № __ от «__» __ 2016г.

 

ISBN_____________

 

©Южно-Казахстанского государственного университета им. М.Ауэзова

Содержание

 

Введение……………………………………………………………
Лекция №1-2. Минеральное сырье
Лекция №3-4. Характеристика важнейших видов минерального сырья.
Лекция №.5-6 Требования к качеству минерального сырья.
Лекция №7-8. Свойства важнейших минералов, входящих в состав природного сырья.
Лекция №9-10. Характеристика важнейших продуктов промышленности неорганических веществ.
Лекция №11-12. Неорганические вяжущие вещества.
Лекция №13-14. Комплексное использование сырья в промышленности вяжущих материалов
Лекция№15-16. Использование отходов металлургических производств в технологии стекла и стеклокристаллических материалов.
Лекция №17-18. Производство портландцемента на основе доменных гранулированных шлаков.
Лекция №19-20. Комплексное использование сырья при производстве стекла и стеклокристаллических материалов.
Лекция №21-22. Использование отходов металлургических производств в технологии стекла и стеклокристаллических материалов.
Лекция №23-24. Комплексная переработка шлаков для производства шлакоситаллов.
Лекция №25-56. Использование стеклобоя в производстве строительных материалов.
Лекция №27-28. Керамика, способы получения, классификация, области применения.
Лекция №29-30. Комплексное использование сырья при производстве керамзитовых окатышей.

<