Гипс байланыстырғышы материалының сығымдау беріктілігінің отын түрлеріне тәуелділігін зерттеу

Қазақстан Республикасындағы экологиялық дағдарыстың қауіпті көріністерінің біріне - аймақтың техногенді қалдықтармен ластануы жатады. Осыған байланысты, еліміздегі экологиялық жағдайдың нашарлауы себептерінен, ауа, су және жер қорлары қоршаған орта сапасына қойылатын экологиялық нормативтерді қанағаттандырмай, табиғат бұрын-соңды болмаған күйзелістерге ұшырап отырғаны белгілі.

Қазіргі таңда Қазақстандағы тау-кен өндірісі қалдықтарының мөлшері 20 млрд. т. шамасын құрайды [1]. Шектен тыс мөлшердегі мұндай қалдықтар табиғи ортаның өзін-өзі қалпына келтіру мүмкіндігінен айырады. Егер экологиялық және экономикалық тұрғыдан тау-кен шикізаттарын тиімді түрде пайдаланып, оларды өңдеуді қалдықсыз технология арқылы жүзеге асырса, қоршаған ортаның ластануы да әлдеқайда азайған болар еді. Осындай өндіріс қалдықтарының біріне, Тараз қаласындағы «Минералды тыңайтқыштар» зауытының қалдығы – фосфогипс жатады.

Негізінде бұл өнімдер тек минералды тыңайтқыштар өндіру барысында ғана емес, сонымен бірге фторгипс, боргипс және титангипс сияқты химиялық өнеркәсіптеріндегі үрдістерден кейін де түзіледі. Мұндай фосфогипс қалдықтарды өңдеу мәселесі бүгінге дейін өз шешімін тапқан жоқ.

Фосфогипстің құрамында кальций сульфаты дигидратының жоғары мөлшерде болуына байланысты, оны бірінші сортты гипс шикізатына жатқызуға болса да, әлі күнге дейін ғалымдар одан беріктілігі жоғары гипс байланыстырғышы материалын алған емес [2].

Қалдықтарды өңдеудің бірден-бір әдісі мен оларды көп мөлшерде пайдалану мүмкіндіктерінің бірі – олардан құрылыс материалдарын алу болып табылады.

Еліміздегі гипс өндірісі қазіргі кезеңнің сұранысы мен талаптарын толық қанағаттандыра алмайды. Бұл мәселені шешу үшін – гипс байланыстырғышы материалын өндірісте алуға көп мөлшерде жинақталып тұрған өндіріс қалдықтарын шикізат ретінде пайдалану керек те, оларды өңдеу технологиясы ғылымға негізделген әдістемелерге, техникалық-экономикалық және экологиялық талаптарға сәйкес болуы керек.

Бұл мақсатта отын ретінде өндіріс қалдықтарын (көмір майдасы, мұнай шламы және ағаш ұнтағы) жиынтығын пайдаланудың орны ерекше.

Біздің зерттеу жұмыстарымызда, фосфогипстің құрамына отын ретінде көмір майдасы, ағаш ұнтағы және мұнай шламы енгізіліп, гипс байланыстырғышы материалының сығымдау беріктілігі пайдаланылған отын түрлеріне тәуелділігі бинарлық системада қарастырылды [3].

Фосфогипстен дайындалған шихтадан жасалынған түйіршіктерді агломерациялық қабатты күйдіру барысында, шихта құрамындағы отынның жануы алынатын өнім − гипс байланыстырғышы материалының сығымдау беріктілігіне үлкен әсерін тигізетіндігі анықталды.

Шихта құрамына енгізілген мұнай шламы, көмір майдасы және ағаш ұнтағы негізінде дайындалған түйіршіктерді күйдіру барысында алынған гипс байланыстырғышы материалының

2 X1 2

сығымдау беріктілігін анықтау мақсатында түйіршіктердің ; ;

X

X

X

1 3 3

қатынасындағы құрамдарына зерттеулер жүргізілді.

Мұндағы Х1 - шихта құрамына енгізілген мұнай шламы; Х2 - шихта құрамына қосылған көмір майдасы; Х3 - шихта құрамына қосылған ағаш ұнтағы.

X1

және

X

3

Бинарлық зерттеулер отын түрлерінің арақатынасының өзгеруіне байланысты алынған гипс байланыстырғыш материалының сығымдау беріктіліктерінің айтарлықтай түрде өзгеретіндігін айқындады (1-4 суреттерде көрсетілген). Мұндай жағдайда, Х3=0 болған кезде, түйіршік құрамындағы көмір майдасы мен мұнай шламының 1:4 қатынасында сығымдау беріктілігі 6,5 МПа мәнге ие болса, ал отын түрінің 2:3 қатынасы кезінде гипс беріктілігі 4,5 МПа-ға дейін төмендейтіндігі белгілі болды. Мұның себебі қабатты күйдіру кезінде отын ретінде қосылған мұнай шламы құрамындағы органикалық заттар фосфогипс түйіршіктері беттерінде жұқа қабат түзеді де, олардың арасынан сорылатын ауа ағынындағы оттегінің отын түрлеріне жетуі бағытында күйдіру жылдамдығын төмендететіндігімен түсіндіріледі. Бұл алынған гипс

байланыстырғышы материалының сығымдау беріктілігінің жоғары болуына кері әсерін тигізеді. Ал мұнай шламының көмір майдасына қарағанда шихтадағы үлесі азайған сайын (3:4 және 4:1 болғанда) материалының сығымдау беріктілігінің артатындығы 1-суреттен байқалады.

1-сурет. Гипс беріктілігінің шихта құрамындағы көмір майдасы мен мұнай шламының құрамдық қатынасына тәуелділігі

2-сурет. Шихта құрамындағы мұнай шламы мен ағаш ұнтағының гипс беріктілігіне әсері

Мұнан басқа, егер Х2 және Х3=0 болса, мұнай шламы қосылып жасалынған шихтадан алынатын гипс байланыстырғыш материалының сығымдау беріктілігі 9МПа-ға дейін артатындығын 2-суреттен көруге болады. Мұнан, түйіршіктер құрамындағы мұнай шламының ағаш ұнтағымен салыстырғанда мөлшерінің артық болуы, оның күйдірілген түйіршікте майда қуыс түзетіндігіне байланысты беріктілігінің артатындығын байқауға болады. Сонымен бірге, мұнай шламы мен ағаш ұнтағы қосылып дайындалған түйіршіктерді агломерациялық әдіспен күйдірген кезде, түйіршік құрамындағы мұнай шламымен бірге ағаш ұнтағының жануынан көп мөлшерде бөлінетін газдың балқыған сұйықтықтың бойында ірі қуыс түзуі себепті, алынған материал кристалдары іріленеді де, ол гипстің сығымдау беріктілігінің төмен болуына әсерін тигізеді (2-суретте көрсетілген). Гипс байланыстырғышы материалы беріктілігінің төмендеуі, оның кристалдарының іріленуіне байланысты ол өз кезегінде материалдың сумен әрекеттесіп беріктілігі төмен гипс тасын түзуімен байланыстырылады.

Осыған ұқсас, Х1 =0 болған кезде, түйіршіктің құрамына қосылған көмір майдасының үлесі

20 40 60 80

ағаш ұнтағының үлесінен көбейгенде, мәселен 80 ; 60 ; 40 ; 20 қатынасында материалдың сығымдау беріктілігі 9МПа-дан 5МПа-ға күрт азайғандығын көруімізге болады (3-сурет). Мұндай жағдай құрамында көмір майдасының үлесі артқан түйіршіктер аз уақыт аралығында жоғары температураға көтеріліп, түйіршік бойында ірі кристалдар түзуімен түсіндіріледі. Демек, шихтада көмір майдасының үлесі аз болғанда, гипс байланыстырғышы материалының сығымдау беріктілігінің мәні жоғары болады. Ал Х2=30 болған жағдайда, шихта құрамындағы мұнай шламы

20 40 60 80 

мен ағаш ұнтағының қатынасы 80 ; 60 ; 40 ; 20 кезінде, алынған гипс байланыстырғышы

материалының сығымдау беріктілігі тұрақты мәнге ие. Атап айтқанда, түйіршік құрамындағы ағаш ұнтағы мен мұнай шламын күйдіру барысында, фосфогипстің ыдырауы кезінде пайда болған газ құрамы оттегінің отын түрлеріне жетуіне кедергі келтіреді. Сондықтан мұндай отын түрлерінің кез келген қатынасында гипс байланыстырғышы материалының кристалдарының ірілік құрамдарының біркелкі болуына байланысты, оның беріктіліктері де бірдей деңгейде болады (4- сурет).

3-сурет. Гипс беріктілігінің түйіршіктер құрамындағы көмір майдасы мен ағаш ұнтағының құрамдық қатынасына тәуелділігі

4-сурет. Гипс беріктілігінің мұнай түйіршіктер құрамындағы шламы мен ағаш ұнтағының құрам- дық қатынасына тәуелділігі

Осындай зерттеулер нәтижелеріне талдау жүргізу арқылы фосфогипстен алынатын гипс байланыстырғышы материалының сығымдау беріктілігінің жоғары болуына, шихта құрамына 3% көмір майдасын енгізу арқылы қол жеткізуге болатындығы дәлелденді.

ӘДЕБИЕТТЕР

  1. Самакова А.Б. Проблемы отходов производства и потребления и пути их решения. / Доклад Министра ООС РК на парламентских слушаниях по вопросам отходов производства и потребления. – Астана, 2005. – С. 25.
  2. Гордашевский П.Ф., Долгорев А.В. Производство гипсовых вяжущих материалов из гипсосодержащих отходов. – М.: Стройиздат, 1987. –С. 29.
  3. Турметова Г.Ж. Фосфор өндірісі қалдықтарын агломерациялық өңдеу арқылы экологиялық зиянсыздандыру: дисс... канд.техн.наук: – Алматы, 2010. – 76-79б.

 

Жыл: 2011
Қала: Алматы