Композиционные строительные материалы на основе синтезированных гидросиликатов кальция и шламов водоочистки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.11, кандидат технических наук Усова, Надежда Терентьевна

• Усова, Надежда Терентьевна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Усова, Надежда Терентьевна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 . Обзор литературы и предпосылки исследований

1.1 Основные способы синтеза гидросиликатов кальция и их свойства

1.1.1 Система Са0-8Ю2-Н20. Состав и структура соединений, 11 образующихся в этой системе

1.1.2 Характеристика свойства и свойств гидросиликатов кальция

1.1.3 Основные способы получения плохо закристаллизованных 18 гидросиликатов кальция и методы их идентификации

1.1.4 Жидкое стекло, его состав, свойства и получение

1.1.5 Особенности синтеза гидросиликатов кальция из жидкого стекла 25 и оксида кальция

1.1.6 Использование жидкого стекла в качестве связующего в 25 производстве композиционных материалов

1.2 Анализ состояния проблемы выделения и утилизации гидроксида 26 железа при водоочистке

1.2.1 Обзор способов выделения из воды оксидно-гидроксидных 28 соединений железа

1.2.2 Состав и свойства железосодержащего шлама водоочистки

1.2.3 Пути утилизации железосодержащего шлама водоочистки

1.2.3.1 Природные и синтетические железооксидные пигменты

1.2.3.2 Получение железооксидных пигментов из промышленных 38 железосодержащих отходов

1.2.3.3 Использование железосодержащих шламов в производстве 39 строительных материалов

1.3" Выводы по главе и рабочая гипотеза исследования

2 Характеристика используемых материалов. Методы и методики 44 исследования

2.1 Характеристика используемых материалов

2.1.1 Железосодержащий шлам водоочистки

2.1:2 Жидкое стекло

2.1.3 Цемент

2.1.4 Оксид и гидроксид кальция

2.1.5 Строительный песок

2.1.6 Диатомит 46 2.1:7 Микрокремнезем 47 2.1.8 Глина 47 2.2 Методы и методики исследования состава и свойств материалов

2.2.1 Методика выделения железосодержащего шлама из промывной 49 воды

2.2.2 Методика исследования адсорбционных свойств 51 железосодержащего шлама

2.2.3 Методика изготовления экспериментальных образцов

2.2.4 Методика испытаний физико-механических характеристик 52 образцов

3 Выделение и утилизация железосодержащего шлама водоочистки

3.1 Интенсификация выделения шлама путем электрохимического 56 воздействия на промывную воду

3.2 Изучение адсорбционных свойств железосодержащего шлама

3.3 Получение пигментов из железосодержащего шлама водоочистки

3.3.1 Технологическая схема получения железооксидных пигментов из 66 шлама станции водоочистки

3.3.2 Исследование физико-химических свойств и нормируемых 68 показателей качества железооксидных пигментов

3.3.3 Определение кислотно-основных свойств поверхности пигментов

3.4 Выводы по главе

4 Обоснование и выбор составов и режимов обработки 76 композиционных материалов

4.1 Влияние добавок пигмента и условий твердения на прочность 76 цветных цементно-песчаных образцов

4.2 Влияние термообработки на прочность образцов 79 жидкостекольных композиционных материалов

4.3 Влияние добавок оксида кальция на процесс синтеза 83 . гидросиликатов кальция и прочность экспериментальных

образцов

4.4 Влияние модуля жидкого стекла на процесс синтеза 89 гидросиликатов кальция и прочность экспериментальных образцов

4.5 Влияние добавок аморфного кремнезема на прочность 90 композиционных материалов

4.6 Выводы по главе

5 Исследование физико-химических процессов, лежащих в основе 94 твердения композиционных материалов

5.1 Особенности механизма формирования структуры и прочности 94 композиционных материалов с использованием синтезированных гидросиликатов кальция

5.2 Влияние добавок пигмента на свойства композиционных 106 материалов

5.3- Технология получения жидкостекольных композиционных 109 материалов

5.4 Общие выводы ИЗ

Список литературы

Приложение 1. Статистическая обработка результатов измерений

Приложение 2. Акт о выпуске опытных партий тротуарных плит и

штучных изделий из тяжелого цементного бетона

Приложение 3. Протокол испытания плит тротуарных

Приложение 4. Микрофотографии поверхности скола образцов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Композиционные строительные материалы на основе синтезированных гидросиликатов кальция и шламов водоочистки»

Введение

Актуальность работы

В настоящее время в строительстве используется ограниченный круг вяжущих материалов: цементные, известково-кремнеземистые, гипсовые, магнезиальные. Жидкое стекло в этом ряду занимает второстепенную позицию, что объясняется низкой водостойкостью изделий, полученных на его основе. В то же время, известно, что с использованием жидкого стекла и соединений кальция можно сравнительно легко синтезировать гидросиликаты кальция (ГСК), являющиеся основной клеящей субстанцией в -изделиях, изготавливаемых на основе цемента и известково-кремнезёмистых вяжущих.

В строительном материаловедении до настоящего времени не выполнены комплексные исследования механизмов синтеза гидросиликатов кальция в известково-жидкостекольных системах и не известны технологические процессы получения на основе жидкого стекла композиционных материалов для строительной индустрии, обладающих высокой прочностью и водостойкостью.

- Выявление физико-химических особенностей формирования состава, структуры и свойств изделий на основе жидкостекольных композиций является актуальной проблемой и вносит вклад в создание теоретических основ технологии их получения и в более широкое, комплексное использование жидкого стекла в строительных технологиях, а также открывает перспективу целенаправленного синтеза материалов с заданными эксплуатационными характеристиками.

Актуальной задачей является также получение дешевых отечественных пигментов на основе железосодержащего шлама - многотоннажного отхода водоочистки. Полученные железооксидные пигменты можно использовать

при производстве объемно-окрашенных изделий: тротуарной плитки, бордюрного камня, облицовочных плит, композиционных жидкостекольных материалов, термостойких и защитных покрытий.

Цель работы: разработка ресурсосберегающей технологии получения композиционных строительных материалов на основе синтезированных гидросиликатов кальция и высокожелезистых шламов водоочистки. Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Исследовать процесс синтеза гидросиликатов кальция из сырья на основе жидкого стекла и оксида кальция, выявить составы и технологические параметры получения жидкостекольных композиций для безавтоклавного изготовления строительных материалов и изделий.

2. Синтезировать вяжущее на основе жидкостекольных композиций,

* обеспечивающее требуемые эксплуатационные характеристики

строительных изделий.

3. Предложить способы интенсификации выделения железосодержащих шламов и их утилизации в производстве цветных силикатных строительных материалов.

4. Изучить состав и свойства высокожелезистых шламов водоочистки и разработать способ получения железооксидных пигментов из шлама водоочистки. Оценить пригодность пигментов для окрашивания строительных материалов и изделий.

5. Разработать технологическую схему получения композиционных материалов для строительной отрасли на основе синтезированных гидросиликатов кальция с использованием железооксидных пигментов.

Научная новизна исследования:

1. Введение в жидкое стекло оксида кальция в сухом состоянии и в нестехиометрическом соотношении (не более 15 мае. % в смеси с безводным силикатом натрия) приводит к образованию низкоосновных гидросиликатов кальция С-8-Н (I) и связыванию свободных ионов натрия в гиролитоподобное соединение Ыа2Са[ 8140 , 0] • 4Н20. Реакция сопровождается образованием кремнегеля в вязко-пластичном состоянии, обладающим вяжущими свойствами. Рентгенофазовым анализом установлено образование структуры, характерной для тоберморитоподобного гидросиликата кальция 1,1 нм.

2. При введении в жидкое стекло СаО в сухом состоянии резко замедляется образование и диффузия ионов

Са , что позволяет реализовать важнейший принцип структурообразования, по которому скорость протекания химических реакций должна быть равной скорости формирования структуры с участием гидросиликатов кальция и кремнегеля.

3. Установлена возможность получения строительных изделий на основе жидкостекольного вяжущего с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет направленного протекания реакции образования гидросиликатов кальция пониженной основности и кремнегеля получаемых при положительных температурах в процессе перемешивания всех компонентов смеси и прессования изделий. Дополнительная термообработка при 200 °С в течение 0,5-1 час. обеспечивает формирование кристаллизационной структуры.

4. Частицы железооксидного пигмента, полученного из шламов водоочистки, вводятся в состав реакционной смеси в количестве 3 мае. %, равномерно распределяются по её объему, адсорбируют на своей поверхности продукты обменной реакции и выступают в роли центров образования и кристаллизации этих продуктов, что положительно сказывается на увеличении прочности изделий. Примеси алюминия и калия

7

переходят из пигмента в жидкое стекло и участвуют в образовании нитевидных кристаллов диаметром до 2 мкм калиево-алюминиевого гидросиликата КАЬ^уО^-бНгО, идентичного по составу и близкого по структуре полевому шпату. Практическая значимость работы:

- базируясь на выявленных теоретических и экспериментальных закономерностях процессов структурообразования систем на основе жидкого стекла и сухих СаО или Са(ОН)2 безавтоклавным методом синтезировано новое вяжущее, содержащее химически генерированную смесь гидросиликатов кальция с кремногелем, находящимся в вязко-пластичном состоянии.

- -разработаны составы и способы получения прочных и водостойких композиционных изделий с использованием синтезированного вяжущего и наполнителей из традиционного и техногенного сырья (кварцевый песок, золы ТЭЦ, микросферы, древесные опилки, шлам водоочистки и пр.). Предложена для практической реализации технологическая схема изготовления этих изделий. В сравнении с технологией силикатного кирпича по предложенной технологии длительность цикла изготовления изделий сокращается в 3 раза, расход тепла сокращается в 1,5 раза, из технологии исключается процесс запаривания изделий.

- разработана технологическая схема получения пигментов из железосодержащих шламов очистки воды и предложены составы сырья для использования этих пигментов при производстве ряда силикатных строительных материалов. Образцы изделий, окрашенные путем введения в бетонную смесь пигмента, прошли апробацию в ООО «АкваТом» (г. Томск). Экспериментально подтверждены их высокие эксплуатационные свойства.

На защиту выносятся:

- результаты исследований железосодержащего шлама водоочистки, полученных из него железооксидных пигментов и влияние добавок пигмента на свойства композиционных материалов.

- совокупность установленных закономерностей по формированию фазового состава, структуры и свойств материалов на основе жидкостекольных композиций и сухих оксида и гидроксида кальция путем подбора состава сырьевых смесей и условий синтеза с использованием научно обоснованных методик.

- результаты исследования физико-химических процессов синтеза композиционных материалов на основе систем Са0-Ма20-38Ю2-пН20 Са(0Н)2(тв.)-Ыа20-38Ю2-пН20 безавтоклавным методом и установленные оптимальные условия, составляющие технологическую основу получения композиционных материалов с высокой прочностью и водостойкостью.

- технологическая схема получения жидкостекольных композиций с использованием природного и техногенного сырья.

Апробация работы и публикации.

Основные положения и результаты работы составляющие содержание дисертации, докладывались и обсуждались на: I Международной Российско-Казахской конференции «Химия и химическая технология» (Томск, НИ ТПУ, 2011), Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, НИ ТПУ, 2010); отраслевой научно-технической конференции «Технология и автоматизация атомной энергетики и промышленности» (г. Северск, СТИ НИЯУ МИФИ, 2008, 2010, 2011); 56 и 57 научно-технической конференции студентов и молодых ученых. (Томск, ТГАСУ, 2010 и 2011); региональной

научно-технической конференции, посвященной 15-летию

общеобразовательного факультета ТГАСУ (Томск, ТГАСУ, 2008).

По материалам диссертационной работы опубликовано 16 работ в научных журналах, сборниках тезисов и докладов, трудах и материалах конференций, в том числе 4 статьи в изданиях, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, рекомендованных ВАК; поданы в ФИПС РФ 2 заявки на выдачу патентов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 100 наименований; содержит 123. страницы машинописного текста и включает 35 рисунков, 18 таблиц и 4 приложения.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПРЕДПОСЫЛКИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

В соответствии с поставленными целями и задачами проанализированы особенности синтеза гидросиликатов кальция, их состава, свойств, а также рассмотрено состояние проблемы выделения и утилизации железосодержащего шлама водоочистки.

1.1 Основные способы синтеза гидросиликатов кальция и их свойства

Система Са0-8Ю2-Н20 превосходит другие тройные системы по числу индивидуальных соединений и является основной для теории гидратации гидравлических цементов и производства искусственного силикатного кирпича. Представляет интерес изучение структуры и состава новообразований, возникающих при различных режимах обработки компонентов данной системы, которые обеспечивают устойчивость характеристик строительных материалов.

1.1.1 Система Са0-8Ю2-Н20. Состав и структура соединений, образующихся в этой системе

* Определение истинного равновесия в системе Са0-8Ю2-Н20 представляет собой весьма сложную задачу, которая, по существу, еще не решена. Первая опытная диаграмма растворимости кристаллических фаз, стабильных в насыщенных растворах при 30 0 С, была дана Е.П. Флинтом и Л.С. Уэлсом [97]. Они изучали осадки, полученные при сливании и кристаллизации пересыщенных растворов кремнекислоты и гидроксида кальция и выделили серию гидросиликатов кальция (ГСК), состав которых был отражен формулами, написанными в форме ортосиликатов. Дальнейшие исследования Бесси, Наккена и др. позволили более точно установить состав гидросиликатов кальция, образующихся в данной системе. Подробные обзоры работ по синтезу и исследованию соединений, образующихся в

11

рассматриваемой системе, выполнены Х.Тейлором [88]. На рис. 1.1 приведены 17 известных кристаллических ГСК (не считая плохо закристаллизованные вещества).

Рис. 1.1. Соединения в системе Са0-8Ю2-Н20 [88]

Трудность в изучении состава гидратов кальциево-силикатных фаз, по мнению авторов [89], с одной стороны, заключается в том, что они в начальный период представляют собой высокодиспресные (коллоидные) системы, способные переходить в кристаллическое состояние через длительные промежутки времени и при повышении температуры. С другой стороны, изучение этих гидратов затруднено в связи с их многообразием и возможностью сосуществования большого количества различных новообразований.

В настоящее время известно более 40 кристаллических соединений (с

учетом полиморфных модификаций), относящихся к системе Са0-8Ю2-Н20

[35]. Некоторые гидросиликаты известны как природные минералы и как

соединения, полученные гидротермальным синтезом, другие - лишь как

12

природные минералы, третьи - лишь как продукты синтеза [42]. Такое большое разнообразие фаз заметно отличает гидросиликаты кальция от значительно более бедных в этом отношении аналогичных систем, включающих соединения с катионами меньших размеров, таких как М^ или Ре2+. Одна из причин большой сложности системы Са0-8Ю2-Н20, по мнению Тейлора, состоит в том, что кальций обладает большим ионным радиусом и большей электроположительностью, благодаря чему возможно несколько различных типов его координации с кислородом. Действительно, согласно справочным данным [93] ионный радиус кальция имеет следующие значения (в скобках указано коодинационное число) 0,114 нм (6), 0,126 нм (8), 0,137 нм (10), 0,148 нм (12). Электроотрицательность кальция по Полингу 1,0.

Авторы [40] объясняют многообразие составов ГСК способностью анионов ортокремневой кислоты с течением времени и при повышении температуры укрупняться за счет процесса полимеризации, образуя сначала анионы диортокремневой кислоты, затем более крупные анионные комплексы поликремниевых кислот. При взаимодействии образующихся анионов с катионами кальция образуется большое количество кальциево-силикатных фаз, способных к совместному сосуществованию. Все это затрудняет идентификацию отдельных фаз и определение их количества, делает невозможным выделение их из общей совокупности получающихся продуктов.

Гидросиликаты образуются уже при обычных условиях при взаимодействии ультрадисперсных СаО и 8Ю2 в водной среде, а также при гидратации цементных минералов [47, 48]. В начальный период при температуре ниже 100 °С обычно возникают плохо закристаллизованные новообразования, характеризующиеся неопределенным химическим составом иСаОт8Ю2-/?Н2С). Чтобы ускорить процесс образования гидросиликатов и получить их в кристаллической форме, необходимо

13

создать условия, характерные для гидротермального процесса (реакция должна протекать в присутствии воды при температуре выше 100 °С и давлении выше атмосферного). Практически такие условия создаются при автоклавной обработке смеси кварцевого песка с известково-кремнеземистым вяжущим [89].

Открывая природные или синтезируя новые гидросиликаты кальция, авторы давали им названия по своему усмотрению, что с накоплением фактического материала привело к необходимости создания научно обоснованной классификации. Одним из первых такую классификацию предложил Р.Х. Богг в 1953 г.[42]. Он объединил все известные в то время гидросиликаты кальция в 16 групп по признаку одинакового отношения СаО/8Ю2 и расположил их в порядке убывания значений этих отношений. Группы получили следующие обозначения: С38Н2, С28Н2, С28Н (А), С28Н (гиллебрандит), С28Н (В), С28Н (С), С28Н (Д), С583Н3 (фошагит), С382Н3 (афвиллит), С382Н2, С8Н (А), С8Н (В) (тоберморит), С585Н или С383Н (ксонотлит), С283Н2 (гиролит), С82Н2 (окенит), С82Н0,5 (траскоттит). Более совершенная классификация была предложена Х.Ф.У. Тейлором в 1964 г. В ее основу была положена структура гидросиликатов кальция, которая во многом определяет их важнейшие свойства [88]. Все известные в то время ГСК были разделены на пять групп, в каждую из которых (за исключением последней пятой) входят гидросиликаты, обладающие сходной кристаллической структурой: волластонитовая группа, тоберморитовая группа, гиролитовая группа, соединения родственные по структуре у-Са28Ю4, другие соединения. Наибольший практический интерес представляют минералы тоберморитовой группы, которые часто встречаются при гидратации цемента, поэтому Тейлор приводит более полную классификацию фаз указанной группы, выделяя в ней три подгруппы: кристаллические тобермориты, наполовину закристаллизованные тобермориты и тобермориты, близкие к аморфным.

Большинство исследователей считают, что все ГСК цементного камня близки по структуре к природному минералу тобермориту, имеющему средний состав С58бН5 и параметр с элементарной ячейки, равный 1,13 нм. [44].Однако, поскольку состав и параметр с у ГСК и природного тоберморита различны, все ГСК цементного камня называют тоберморитоподобными минералами. Термин «плохо закристаллизованные тобермориты» применяется для обозначения как наполовину закристаллизованных, так и близких к аморфным тоберморитов. Первые представляют собой продукты, полученные в ходе реакции в водных суспензиях при комнатной температуре, хотя они образуются также при гидротермальной обработке. В силу слабой закристаллизованности выделить среди ГСК индивидуальные фазы чрезвычайно трудно, поэтому их классификация несколько условна. Предложено обозначать всю группу таких соединений «С-Б-Н», при этом тире между буквами подчеркивает неопределенность состава, в отличие от «С&Н», что в химической цементной номенклатуре обозначающий материал конкретного состава Са08Ю2Н20.

Обозначение С-8-Н (I) предложено Тейлором использовать для составов, в которых мольное отношение СаО:8Ю2<1,5. Морфологически они представляют собой тонкие пластинки типа фольги, часто деформированных (скрученных). Обозначение С-8-Н (II) применяется к полукристаллическим гидросиликатам с мольным отношением СаО:8Ю2 >1,5. Морфологически эти соединения кристаллизуются в виде отдельных волокон и пучков волокон. Термин «гель С-8-Н» используется, чтобы отличить материал, образующийся в цементе и пастах С38 и |3- С28 от других разновидностей С-8-Н.

Оригинальный подход к объяснению строения и классификации ГСК

применили В.К. Козлова с сотрудниками [40]. Они исходили из того, что

кальциево-силикатные фазы представляют собой неорганические полимеры

и рассматривали последовательность процессов гидратации минералов-

15

силикатов и состав образующихся продуктов с позиций метода построения структурных формул, широко используемого в органической химии. В основу предлагаемой классификации были положены два показателя, характеризующих каждую фазу: вид силикатного аниона, на основе которого сформировалась гидратная фаза, и тип соли, который эта фаза представляет собой. Исходя из этих позиций были выделены 6 классов силикатных анионов: анион, состоящий из одного тетраэдра [8Ю4]4"(мономер), а далее анионы образованные из двух, трех, четырех, пяти и шести тетраэдров, при различной конфигурации и степени конденсации. Главное преимущество предлагаемой классификации состоит в том, что она охватывает плохо закристаллизованные и аморфные ГСК.

Общее представление об условиях образования различных гидросиликатов можно получить, сопоставляя температуру, при которой они образуются, с их составом (рис. 1.2.)

tri С

Молярное отношение СаО(СаО+ЗЮ2} в исходном материале О 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0

а

W 1000

g 800

с?

Л600

а 400

cd

Г-н

JL 300

200

Ь* 150 о

я. юо

ш а

ш

с £

75 50

а а

cd £

а-Са5ЮЗ + кремнезем

Ранкинит

I

КилхоаЕ

^-хЬндродит

Ii

а 5

Заключение диссертации по теме «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов», Усова, Надежда Терентьевна

5.4 Общие выводы

1. При прокаливании железосодержащего шлама в интервале температур 600.800 °С могут быть получены железооксидные пигменты коричневого и кирпично-красного цвета. На поверхности обоих пигментов преобладают первичные кислотные центры Льюиса. Пигмент кирпично-красного цвета практически полностью соответствует установленным требованиям на природный пигмент - железный сурик. Технологическая схема получения железооксидных пигментов из шлама водоочистки имеет ряд существенных экономических и технических преимуществ перед другими способами получения пигментов.

2. Введение пигмента кирпично-красного цвета в количестве 4-5 % в цементно-песчаную смесь на основе серого цемента позволяет получить образцы, имеющие насыщенный светло-красный цвет и удовлетворяющие нормативным требованиям на прочность.

3. Разработаны составы жидкостекольных композиционных строительных материалов на основе строительного песка и полученного пигмента, а также с добавлением химически активных добавок (СаО, Са(ОН)2, диатомита, микрокремнезёма). Полученные материалы имеют кирпично-красный цвет, обладают высокой прочностью и водостойкостью.

4. При использовании в композиционной смеси в качестве наполнителей песка и пигмента лучшие результаты по физико-механическим показателям получены для образцов с одинаковым содержанием наполнителей в количестве 39,5 мае. % и соответственно введением в смесь 21 мае. % жидкого стекла с силикатным модулем т=3. Оптимальная температура прокаливания образцов 500 °С, что обеспечивает: водопоглощение - 11,6 %, прочность при сжатии - 49,6 МПа, коэффициент водостойкости - 0,9.

5. Введение в жидкое стекло сухого СаО резко замедляет диффузионные процессы и ионный обмен между реагирующими компонентами смеси, благодаря чему образуются низкоосновные гидросиликаты кальция С-в-Н (I) и гидросиликат состава КагСа^цОюННгО, имеющий гиролитоподобное строение, а также кремнегель в вязко пластичном состоянии, обладающий вяжущими свойствами.

6. Добавление в композиционную смесь химически активной добавки СаО позволяет получить прочные (1^=33,5 МПа) и водостойкие (КВОдост=0,8).образцы композиционных материалов, а также снизить расход жидкого стекла и температуру обработки образцов. Оптимальный состав сырьевой смеси (мае. %): 83-песок, 13-жидкое стекло, 3-пигмент, 1-СаО, термообработка при 200 °С.

7. Дополнительное введение в композиционную смесь 1 мае. % диатомита или микрокремнезема приводит к увеличению предела прочности при сжатии с 33,5 до 35,5 и 37,2 МПа и коэффициента водостойкости с 0,79 до 0,86 и 0,82 соответственно. Аморфный кремнезем вступает в реакцию со щелочью, выделяющуюся при реакции обмена с СаО, с образованием силиката натрия, что приводит к дополнительному упрочнению структуры изделия.

8. Снижение модуля жидкого стекла в композиционной смеси с 3,0 до 1,5 увеличивает предел прочности при сжатии у экспериментальных образцов на 12 %, что связано с уменьшением вязкости раствора силиката натрия и, соответственно, уменьшением прослойки кремнегеля в готовой композиции.

9. Частицы железооксидного пигмента, вводимые в состав реакционной смеси в количестве 3 мае. %, равномерно распределяются по её объему и адсорбируют на своей поверхности продукты обменной реакции и выступают в роли центров кристаллизации этих продуктов, что положительно сказывается на прочности изделий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Усова, Надежда Терентьевна, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Айлер Р. Химия кремнезёма. Растворимость, полимеризация, коллоидные и поверхностные свойства, биохимия. Часть 1. Пер.с англ. М.: Мир, 1982.-416 с.

2. Алексеев, М.И. Формирование состава подземных вод ЗападноСибирского региона и особенности их использования для питьевого водоснабжения. / М.И. Алексеев, В.В, Дзюбо, Л.И. Алферова. // Вестник ТГАСУ. - 1999. - №1. - С. 183 - 199.

3. Андреев, Д. А. Выделение и утилизация железосодержащих осадков водопроводных станций (на примере Томского водозабора) / Д. А. Андреев, О. Д. Лукашевич, В. И. Черкашин // Вода: технология и экология. - 2008. - № 2. - С. 21-29.

4. Аюкаев Р.И. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды. / Р.И. Аюкаев, В.З. Мельцер. - Л.: Стройиздат, 1985. -120 с.

5. Бабенков, Е.Д. Очистка воды коагулянтами. / Е.Д. Бабенков. - М.: Наука, 1977.-356 с.

6. Бараке К. Технические записки по проблемам воды. / К. Бараке, Ж. Бебен, Ж. Бернар и др. Пер. с англ. В 2-х т. // Под ред. Т.А. Карюхиной, И.Н. Чурбановой. - М.: Стройиздат, 1983. - 1064 с.

7. Барре П. Кинетика гетерогенных процессов. М.: Мир, 1976. - 400 с.

8. Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов. - Л.: Химия, 1974.-656 с.

9. Бочкарев Г.Р. Модифицированный брусит для деманганации и обезжелезивания подземных вод / Г.Р. Бочкарев, Г.И. Пушкарева, H.A. Скитер // Изв. вузов. Строительство и архитектура. - 2001. - № 9 - 10.

■ - С. 90 - 94.

Ю.Ведь Е.И., Бакланов Г.М., Жаров Е.Ф. Физико-химические основы технологии автоклавных строительных материалов. - К.: Буд1вельник, 1966.-212 с.

П.Гаязов Р.Г. Оценка фильтрующих материалов / Р.Г. Гаязов, С.Ю. Шишмаков, А.Ф. Никифоров. // Водоснабжение и санитарная техника. -2006.-№12.-С. 33-34.

12. Гидрогеохимические исследования Колывань-Томской складчатой зоны / П.А. Удодов, П.Н. Паршин, Б.М. Левашов и др. - Томск: Изд-во Томск. Ун-та, 1971. - 284 с.

13.Гидрогеология СССР. Ресурсы подземных вод СССР и перспективы их использования. - М.: Недра, 1977. - 279 с.

Н.Григорьев П.Н., Матвеев М.А. Растворимое стекло. - М.: Промстройиздат, 1956. - 444 с.

15.Горячев B.JI. Электроразрядный метод очистки воды. Состояние, проблемы и перспективы / B.JI. Горячев, Ф.Г. Рутберг В.Н Федюкович. // Известия академии наук. Серия: Энергетика. - 1998. - №1. - С.40-55.

16.Гончарук В.В. Изменение свойств воды под влиянием электрохимической обработки / В.В. Гончарук, В.В. Маляренко

• //Химия и технология воды. - 2001. - Т. 23. - № 4. - С. 345 - 353.

17.Гончарук В.В. Биотехнология в подготовке питьевой воды / В.В. Гончарук, A.C. Гордиенко, Л.И. Глоба, П.И. Гвоздяк // Химия и технология воды. - 2002. - Т. 25. - №4. - С. 363 - 372.

18.ГОСТ 8135-74. Сурик железный. Технические условия. Введ.01.01.1974 . с изменениями. М.: Изд. Стандартов Д999.

19.ГОСТ 7025-91. Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости. Введ. 1991-07-01.

20.Дзюбо В.В., Саркисов Ю.С. Технология получения сурикоподобного пигмента и краски на его основе. - И.л. № 50-97 Сер.:Р61.65.31. -Томск: ТМТЦНТИП.

21.Дзюбо В.В. Проблемы очистки подземных вод для питьевого водоснабжения и пути их решения в Западно-Сибирском регионе / В.В. Дзюбо, Л.И. Алферова, В.И. Черкашин. // Изв. Вузов. Строительство. -1998.-№2.-С. 94-99.

22.Драгинский В.Л. Очистка подземных вод от соединений железа, марганца и органических загрязнений / В.Л. Драгинский, Л.П. Алексеева // Водоснабжение и санитарная техника. - 1997. - № 12. - С. 16-19.

23.Ермашова H.A. Геохимия подземных вод зоны активного водообмена Томской области в связи с решением вопросов водоснабжения и

. охраны: Дисс. в виде научн. докл. канд. геолого-минерал, наук. -Томск: ТПУ, 1998.-45 с.

24.Животнев, B.C. Обезжелезивание природных вод. / B.C. Животнев, Б.Д. Сукасян. -М.: ЦНТИ Госстроя СССР. 1975. - 145 с.

25.Журба М.Г. Биохимическое обезжелезивание и деманганация подземных вод / М.Г. Журба, Ж.М. Говорова, А.Н. Квартенко, О.Б. Говоров // Водоснабжение и санитарная техника. 2006. - №9. - ч.2. - С. 17-23.

26.Журба М.Г. Обработка и удаление промывных вод водопроводных очистных станций / М.Г. Журба, Ю.Р. Приемышев, A.B. Чекрышов // Водоснабжение и санитарная техника. 2001. - №6. - С.2 -6.

27.3апольский, К.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. / К.А. Запольский, A.A. Баран. - JL: Химия. 1987. - 53 с.

28.3олотова, Е.Ф. Очистка воды от железа, марганца и сероводорода. / Е.Ф. Золотова, Г.Ю. Асс. -М.: Стройиздат, 1975. - 183 с.

29.Зуев В.А. Геохимия подземных вод Томского водозабора / В.А. Зуев, О.В. Картавых, C.J1. Шварцев. // Обской вестник. - 1999. -т №3 - 4. -С.69 - 77.

30.Заявка № 0 363197 ЕГО. Опубл. 90.04.11 бюллетень №15

31.Заявка № 39 38 729 ФРГ. Опубл. 91.05.29 бюллетень №22

32.3аявка № 1611860 СССР. Опубл. 90.12.07 бюллетень №45, приоритет 88.07.21

33.Заявка № 1634635 СССР. Опубл. 91.03.15 бюллетень №10, приоритет 88.07.05

34.Иванова Н.Г. Эффективность применения гранитной крошки в качестве фильтрующего материала на водоочистных станциях / Н.Г. Иванова, М.Г. Новиков / /Вода и экология: проблемы и решения. -2005.-№2.-С. 3-9.

35.Илюхин В.В., Кузнецов В.А., Лобачев А.Н., Бакшутов B.C. Гидросиликаты кальция. Синтез монокристаллов и кристаллохимия. М.: Наука, 1979.- 184 с.

36.Китайцев В.А. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Стройиздат, 1964. -404 с.

37.Краснобай Н. Г., Лейдерман Л. П., Кожевников А. Ф. Производство железоокисных пигментов для строительства. // Строительные материалы. - 2001. - №8. - С. 19.

38.Корнеев В.И., Данилов В.В. Производство и применение растворимого стекла. Л.: Стройиздат, 1991. - 176 с.

39.Корнеев В.И. Вяжущие системы на основе водорастворимых силикатов. // Цемент. 1991. - №1 - 2. - С. 73 - 76.

40.Козлова В.К.Продукты гидратации кальциево-силикатных фаз цемента и смешанных вяжущих веществ: монография / В.К. Козлова, Ю.В. Карпова, Ю.А. Ильевский; Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. - 183 с.

41.В.К. Козлова О составе продуктов гидротермального синтеза и их устойчивости при действии углекислого газа / В.К. Козлова, Ю.В. Карпова // Резервы производства строительных материалов: материалы Международной научно-технической конференции. Ч. 1. - Барнаул, 1997.-С. 37.

42.Кржеминский С.А., Судина Н.К., Кройчук JI.A., Варламов В.П. Автоклавная обработка силикатных изделий. / Под. Ред.Кржеминского С.А. - М.: Стройиздат, 1974. - 160 с.

43.Кульский, JI.A. Теоретические основы и технология кондиционирования воды / JI.A. Кульский. - Киев: Наукова думка, 1980. - 564 с.

44.Кузнецова Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов: Учебник для хим.-технол. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1989.-384 с.

45.Курочкин Е.Ю. Вакуум-фильтрование как альтернатива для обработки осадков промывных вод станций обезжелезивания // Вестник ТГАСУ, Томск: Изд-во ТГАСУ, 2000. - № 2 - С. 251 - 255.

46.Лисецкий В.Н., Брюханцев В.Н., Андрейченко A.A. Улавливание и утилизация осадков водоподготовки на водозаборах г. Томска. - Томск: Изд-во НТЛ, 2003. - 164 с.

47.Лотов В.А., Белихмаер Я. А., Игнатов В.П., Пасечников Ю.В. Использование метода АВГ для изучения продуктов гидратации вяжущих материалов. / VIII Всесоюзное научно-техническое совещание по химии и технологии цемента. М.: НИИ Цемент, 1991.

48.Лотов В.А., Пасечников Ю.В. Капиллярная пропитка и прочность цементного камня. / VIII Всесоюзное научно-техническое совещание по химии и технологии цемента. М.: НИИ Цемент, 1991.

49.Любарский В.М. Осадки природных вод и методы их обработки. - М.: Стройиздат, 1980. - 128 с.

50.Лысов В.А., Бутко A.B., Баринов М.Ю. и др. Утилизация гидрокисных осадков водопроводов юга страны // Водоснабжение и санитарная

- техника. - 1992. - № 7. - С. 9-10.

51. Лукашевич О. Д. Совершенствование хозяйственно-питьевого водопользования для повышения уровня его экологической безопасности (на примере Западной Сибири)/ О.Д. Лукашевич // Под ред. Г.М. Рогова.-Томск: Изд-во Томского арх.-строит. ун-та, 2006. -350 с.

52.Лукашевич О.Д., Барская И.В., Усова Н.Т. Интенсификация осаждения и утилизация железистых осадков промывных вод скорых фильтров // Вода: технология и экология. - 2008. - № 2. - С. 30-^11.

53.Лукашевич О.Д., Патрушев Е.И. Очистка воды от соединений железа и марганца: проблемы и перспективы // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2004. - № 1. - С. 66 - 70.

54. О.Д.Лукашевич, Н.Т.Усова, И.В. Барская. Комплексное решение технологических проблем очистки сточных вод и утилизации железосодержащих осадков станции водоподготовки // Вестник ТГАСУ. 2009.-№1.-С.153- 158.

55.Лукашевич О.Д., Усова Н.Т., Патрушев Е.И., Зейле Л.А. Эколого-

* химические и гидрогеохимические исследования при решении проблем

водоподготовки в Западной Сибири. Вода: технология и экология. Проблемы и решения. - 2011. - № 1. - С. 4 -9

56.0.Д. Лукашевич, Н.Т. Усова, В.А. Кутугин, В.А. Лотов. Использование вторичных продуктов водоподготовки в производстве железооксидного пигмента для строительных материалов //Вода: технология и экология. Проблемы и решения. - 2011. - №2. - С. 30 -38.

57.Малыщева Т.Я. Петрография и минералогия железорудного сырья : учебное пособие для вузов / Т. Я. Малышева, О. А. Долицкая. - М. : МИСиС, 2004. - 424 с.

58.Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. - М. : В.Ш., 1961. - 865 с.

59. Международная заявка 91/18834 РСТ. Опубл. 91.12.12 бюллетень №3

60.Международная заявка № 91/08169 РСТ. Опубл. 91.06.13 бюллетень №13

61.Международная заявка № 91/08170 РСТ. Опубл. 91.06.13 бюллетень • №13

62.Международная заявка № 91/08171 РСТ. Опубл. 91.06.13 бюллетень №13

63.Международная заявка № 91/18834 РСТ. Опубл. 91.12.12 бюллетень №28

64.Материалы 10 междунар. Конгресса "Вода: экология и технология". - М.: СИБИКО Интернэшнл, 2010. - 768 с.

65.Нечипоренко А.П. Донорно-акцепторные свойства поверхности твердых оксидов и халькогенидов: Дисс. док. Хим. Наук. - С-Пб, 1995.

- 464 с.

66.Николадзе, Г.И. Технология очистки природных вод. / Г.И. Николадзе.

- М.: Высшая Школа, 1987. - 479 с.

67.Новиков М.Г., Иванова Н.Г., Дмитриева Л.П. Утилизация промывных вод фильтровальных сооружений на водоочистных станциях // Вода и экология. 2000. - №1. - С. 15 - 22.

68.Пасечников Ю.В. Синтез окрашенных гидросиликатных наполнителей из жидкого стекла, полученного методом прямого растворения кремнезема. // диссертация на соискание уч.ст. к.т.н. ТПУ, Томск. 2008.

69.Патент №2136601. Устройство для очистки и обеззараживания воды / Рязанов Н.Д., Рязанов КН. 01.06.98. Опубл. в БИ №25, 1999.

70.Патент РФ №2136600. Реактор и способ очистки воды. / Боев С.Г., , Муратов В.М., Поляков Н.П., Яворовский Н.А. Опубл.в Б.И. 1999.-

№25. - С.302.

71.Патент №2228916 РФ. МПК7 С 02 F 9/04; С 02 F 103:02. Установка для очистки воды озонированием/ Лукашевич О.Д., Патрушев Е.И. №2003103915/15(004067). Заявл. 10.02.2003. Опубл. 20.05.2004 в Б.И. 2004.-№14.

72.Пат. 2402583 РФ, МПК С09С1/24.Способ получения железооксидных пигментов // Лесовик B.C., Строкова В.В., Нечаев А.Ф., Стрельцова Т.П. // 2010.

73.Пат. 749873 СССР, МПК С 09 С 1/24. Способ получения железооксидных пигментов. // Василенко Н.Ю., Бобошко З.А., Юдина А.Д., Скродская Т.С., Шаповалов Л.Д., Заяц В.И., Фрисман И.А. //

' 1980.

74.Пат. 2257397 РФ, МПК7 С09 Cl/24, C01G 049/06. Способ получения красного железооксидного пигмента // Герман В.А., Сюткин С.А., Первушин В.Ю. // 2005.

75. Пат. 2117019 РФ, МПК6 С09С1/24. Способ получения железооксидного пигмента // Котельников Г.Р., Степанов Е.Г., Кужин A.B., Сараев Б.А., Индейкин Е.А., Кутузов П.И., Вижняев В.И., Рахимов Р.Х. // 1998.

76.Посохов, Е.В. Формирование химического состава подземных вод. / Е.В. Посохов. - Л.: Наука, 1969. - 334 с.

77.Пономарев А.И. Методы химического анализа силикатных и горных карбонатных пород . - М.: Изд. АН СССР, 1961. - 414 с.

78.Покровский Д.С., Дутова Е.М., Рогов Г.М., Вологдина И.В., Тайлашев A.C., Лычагин Д.В. Минеральные новообразования на водозаборах Томской области / Под ред. Д.С. Покровского. - Томск: Изд-во НТЛ, 2002. - 176 с.

79.Рояк С.М., Рояк Г.С. Специальные цементы. М.: Издательство литературы по строительству, 1969. - 280с.

80.Сидоров В.И., Малявский Н.И., Покидько Б.В. Получение эффективных водостойких утеплителей путем холдного вспенивания композиций жидкого стекла с некоторыми минеральными вяжущими. // Изв. вузов. Строительство. - 2003. -№11.

81.Сирина H.A. Исследование и разработка получения целевого продукта из твердых отходов водоочистки. Проблемы геологии и освоения недр: труды XII Международного симпозиума им. Академика М.А.Усова. Изд-во ТПУ, 2008.

82.Станкевич К.С., Усова Н.Т., Лукашевич О.Д. Выделение и утилизация отходов водоподготовки Томского водозабора // Использование и охрана природных ресурсов в России. - 2010. - № 3. - С. 12-15.

83.Сычев М.М. Неорганические клеи. - 2-е изд., переаб. и доп. - Л.: Химия, 1986.-152 с.

84.Тарасова А.П. Жаростойкие вяжущие на жидком стекле и бетоны на их основе. - М.: Стройиздат, 1982. - 133 с.

85.Телесницкий А.Ф., Тимашев В.В., Волкова A.B. Исследование состава осадков водопроводных станций с целью использования их для производства строительных материалов. // Труды Моск. хим.-техн. инта. Сер. силикаты. - Вып. LIX (39). - С.283 - 285.

86.Толстихина К.И. Природные пигменты Советского Союза, их обогащение и применение. - M.: Госгеолтехиздат, 1963.

87.Технологический регламент и оборудование для производства жидкого стекла прямым синтезом. © АО "Спектр", г. Чебоксары

88.Х.Ф.У.Тейлор. Гидросиликаты кальция. В кн. Химия цементов п/р Х.Ф.У. Тейлора. М.: Стройиздат, 1969 - 502 с.

89.Х.Ф.У.Тейлор. Химия цемента. M.: Мир, 1996 - 560 с.

90.Фоминых A.M. Структурообразование осадка - основная проблема в технологии очистки природных и сточных вод. / A.M. Фоминых, В.А. Фоминых // Изв. Вузов. Строительство. - 1998. - №9. - С. 77 - 81.

91.Хейкор Д.М. Рентгеновские методы исследования строительных материалов. - М. : Стройиздат, 1965.

92.Химическая технология керамики и огнеупоров. Под ред. П.П. Будникова. - М. : Стройиздат, 1972.

93.Химическая энциклопедия: В 5 т.: т. 2: Даффа - Меди / Редкол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и др. - М.: Сов. энцикл., 1990. - 671 с.

94.Шаяхметов Р.З., Яковлев В.В. Деманганизация подземных вод и утилизация шламов водоочистки. // Водоснабжение и санитарная техника. - 2009. - № 10, ч. 2 - С. 25-30.

95.Шевченко Л.Я. Утилизация осадков водопроводных станций. // Водоснабжение и санитарная техника. - 1985. - № 4. - С. 21.

96.Шварцев СЛ. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. / С.Л. Шварцев. - М.: Недра, 1998. - 366 с.

97.Эйтель В. Физическая химия силикатов. М.: Иностр. лит., 1962. - 1050 с.

98.Эколого-экономические аспекты эксплуатации подземных вод Обь- Томского междуречья / В.К. Попов, О.Д. Лукашевич, В.А. Коробкин, В.В. Золотарева, Ю.Ю. Галямов. Томск: Изд-во Томского архитектурно-строительного университета, 2003. - 174 с.

99.Яворовский H.A. Использование импульсного барьерного разряда в процессах очистки и обеззараживания воды / H.A. Яворовский, Я.И. Корнев, Ю.В. Волков / Тез. докл. межд. конгресса "Вода: экология и

• технология". - М.: СИБИКО ИНТЕРНЕШНЛ, 2000. - С. 318.

100. Яковлев, C.B. Совместная обработка осадков сточных вод и осадков, образующихся на водопроводных станциях. / C.B. Яковлев, Б.А. Ганин, A.C. Матросов и др. - М.: Стройиздат, 1990. - 104с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Статистическая обработка результатов измерений

Статистическую обработку результатов измерений предела прочности при сжатии образцов проводили по следующей схеме:

1. Вычисляли среднее значение из п измерений х = £ х ¡ / п

2. Находили погрешность отдельного измерения ^ = *

3. Вычисляли квадраты погрешностей отдельных измерений (Ах О2, (Ах 2)2,..., (Ах п)2.

4. Определяли среднеквадратичную ошибку среднего арифметического

' Л г £

5. Определяли коэффициент Стьюдента X для заданной надежности Р=0,95 и числа произведенных измерений п.

6. - Находили доверительный интервал (погрешность измерения)

Ах = ¿V1

7. Определяли окончательный результат х = х ±Лх.

Пример обработки результатов измерений

№ х; (МПа) 1=1х ,/п ДХ;=й'- х5 (Ах О2 ¿V 1 Ах я = х ±Ак X; (МПа) 1=Бх| /п

1 37,1 36,7 -0,4 0,16 5,478 2,365 12,956 х=36,7±12,956 37,1 38,67

2 42,1 -5,4 29,16 Хщт 23,7 42,1

3 40,7 -4,0 16,00 Хтах-49,7 40,7

4 23,0 13,7 187,69 -

5 33,7 3 9,00 33,7

6 43,4 -6,7 44,89 43,4

7 33,7 3 9,00 33,7

8 40,0 -3,3 10,89 40,0

/