Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

BLENDED MECHANICALLY ACTIVATED BINDING MATERIAL BASED ON CALCIUM SULFATE DIHYDRATE B. I. Gurevich, A. M. Kalinkin, E. V. Kalinkina, V. V. Tyukavkina I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, Apatity, Russia Abstract Binding properties of mechanically activated mixture involving natural calcium sulfate dihydrate and nepheline concentrate as a mineral additive, have been studied. The content of CaSO4-2H2O in the mixture has been up to 70 mas. %. Compressive strength of the cement stone based on the mechanically activated mixture that is hardened in dry conditions has been ~ 10 MPa after 1 day of curing. Curing for 28 days results in increasing the compressive strength up to 48 MPa. This is considerably higher than the corresponding values for the common roasting free gypsum cement. Keywords: natural gypsum, nepheline concentrate, mechanical activation, binding properties. Целью данной работы является изучение вяжущих свойств механоактивированной композиции, состоящей из природного гипса Звозского месторождения (Архангельская обл.) и минеральной добавки (нефелинового концентрата — НК) производства АО «Апатит» (Мурманская обл.). Минеральный состав НК, мас. %: нефелин 75-80; полевые шпаты 8-16; вторичные минералы по нефелину 1,5-10; эгирин 1,5-5; титаномагнетит 0,4-0,6; апатит 0,2-0,8; сфен 0,5-1,0. Природный гипс представлен двуводным сульфатом кальция. Химические составы компонентов приведены в табл. 1. Таблица 1 Химический состав компонентов, мас. % Компонент Нефелиновый концентрат Гипс* SiO2 43,37 - Al2Os 29,48 - FeO - - Fe2O3 2,90 - CaO 0,84 35,96 MgO 0,27 - Na2O 12,7 - K 2 O 9,01 - TiO2 0,27 - P 2 O 5 0,03 - SO 3 - 43,37 П. п. п. 1,13 - Прочие - 1,24 *Помимо указанных компонентов содержание H2O — 18,9 %. Содержание CaSO4^2H2O в смеси гипс — НК составляло от 5 до 70 мас. %. Механоактивацию (МА) смеси гипса и НК проводили в центробежно-планетарной мельнице АГО-2 [1] в воздушной среде при центробежном факторе 40 g с применением стальных барабанов и стальных шаров диаметром 8 мм в течение 270 с. Соотношение масса шаров : масса загрузки равнялось 6. Использование в составе композиционных вяжущих двуводного гипса позволяет исключить операцию обжига по сравнению с известной технологией, поскольку для получения традиционного строительного гипса необходима операция термической обработки исходного сырья. Возможности твердения систем на основе двуводного сульфата кальция по безгидратационному механизму в результате перекристаллизации за счет присутствия тонких фракций CaSO4-2H2O с применением прессования образцов обсуждаются в работе [2]. При совместной механоактивации наряду с диспергированием компонентов композиции согласно данным рентгенофазового анализа (рис. 1) происходит уменьшение интенсивностей пиков и их уширение. Причем для более мягкого гипса (твердость по шкале Мооса - - 2) этот процесс выражен в большей степени, чем для нефелина (твердость — 5,5-6,0). Кроме того, по данным термического анализа МА приводит к частичной дегидратации гипса. После 270 с МА содержание кристаллизационной воды составляет 40-45 мас. % от ее содержания в исходном гипсе. Эти факторы способствуют повышению растворимости гипса и его дальнейшей перекристаллизации. О перекристаллизации 829