Магнезиальная известь и ее применение

Среди известковых вяжущих магнезиальная известь занимает особое место вследствие существенно иного способа своего затворения и нетрадиционных областей применения.

Магнезиальная известь - это продукт, получаемый путем декарбонизации природного магнезита или неполного разложения доломита. В первом случае целевой продукт называют каустическим магнезитом, а во втором – каустическим доломитом.

В природе доломит в отличие от магнезита встречается гораздо чаще, поэтому его следует рассматривать как более перспективное сырье.

Каустический магнезит, используемый в качестве магнезиальной извести, в ряде случаев является побочным продуктом, получаемым при обжиге природного магнезита на металлургический магнезит (периклаз) при температуре выше 1400°С во вращающихся печах. Пыль из печей улавливается в электрофильтрах и реализуется как «порошок магнезита каустический» ПМК-75, т. е. содержащий не менее 75% MgO.

Обжиг доломита может осуществляется в различных печных агрегатах - шахтных, вращающихся печах, а также в агрегатах скоростного обжига в токе теплоносителя. Обжиг доломита в шахтных печах не в состоянии обеспечить однородный вещественный состав в кусках обожженного материала из-за близости температур разложения MgCO₃ (800-825°С) и СаСО₃ (905-910°С). Стремление добиться полного разложения MgCO₃ до MgO практически всегда приводит к разложению и некоторого количества СаСО₃ с образованием СаО. В результате присутствия последнего в количестве свыше 2% в каустическом доломите при затворении солевым раствором вследствие протекания реакции

СаО + Н₂О Са(ОН)₂ + q,

приводящей к увеличению объема, возникают напряжения и в конечном итоге – разупрочнение изделия.

В значительно меньшем масштабе эти негативные явления будут иметь место при обжиге доломитового щебня во вращающихся печах, поскольку при меньших размерах кусков обжигаемого материала легче предотвратить образование СаО, добиваясь одновременно высокой степени декарбонизации MgCO₃.

Еще более однородный вещественный состав каустического доломита может быть достигнут при обжиге доломитовой муки в токе теплоносителя в агрегате скоростного обжига, состоящего из циклонных теплообменников, реактора – декарбонизатора и бункера томления (см. 2.3.9).

Как уже отмечалось выше, затворение каустического доломита и магнезита производится водным раствором хлорида магния или сульфата магния. Следует отметить, что механизм твердения является довольно сложным и до конца не изученным.

При затворении каустического магнезита раствором бишофита плотностью 1160 кг/м³ протекают следующие последовательные реакции.

5MgO + MgCl₂ + 18H₂O = 5Mg(OH)₂MgCl₂ · 13H₂O.

5Mg(OH)₂MgCl₂ · 13H₂O ®

® 3Mg(OH)₂ · MgCl₂ · 11H₂O + 2Mg(OH)₂.

Твердение начинается с образования кристаллов игольчатой формы Mg(OH)₂, которые армируют тесто, придавая ему начальную прочность. В дальнейшем происходит образование кристаллогидратов гидрооксихлорида магния, что и обеспечивает уже в семисуточном возрасте почти марочную прочность, которая может достигать значений 500-800 кгс/см².

После затворения бишофитом каустического доломита набор прочности обуславливается протеканием нижеследующих реакций.

3MgO + MgCl₂ + 7H₂O ® 3Mg(OH)₂ · MgCl₂ · 4H₂O +

+ Mg(OH)₂ ® 5Mg(OH)₂ · MgCl₂ · 4H₂O.

При использовании в качестве затворителя MgSO₄ в составе каустического доломита СаСО₃ взаимодействует с ним по реакции

2СаСО₃ + MgSO₄ + 2H₂O ® СаSO₄ · 2H₂O + СаMg(СО₃)₂.

Образующийся гипс обеспечивает в начальный период твердения набор прочности.

В дальнейшем происходит взаимодействие MgO с затворителем с образованием кристаллогидратов гидрооксисульфатов магния следующим образом:

5MgO + MgSO₄ + 8H₂O ® 5 Mg(OН)₂ · MgSO₄ 3H₂O.

За счет образования кристаллов гидрооксисульфата магния в более поздние сроки твердения достигается высокая прочность.

Следует отметить, что долгое время ошибочно считалось, что нельзя достичь высокой прочности каустического доломита из-за более низкого содержания в нем MgO (~ 18-19%) по сравнению с каустическим магнезитом, содержащим не менее 75% MgO.

Однако исследования, выполненные на кафедре ХТВМ БГТУ, а также в зарубежных научных организациях, свидетельствуют о том, что на основе каустического доломита может быть достигнута прочность на сжатие до 1000 кгс/см², т. е. даже выше, чем на основе портландцемента.

Следует однако отметить, что коэффициент водостойкости цементного камня, полученного на основе магнезиальных вяжущих, находится в пределах 0,45-0,60. Поэтому для его повышения до 0,85-1,00 вводят специальные добавки – фосфаты различных металлов, сульфоалюминаты и др.

Благодаря целому ряду достоинств магнезиальная известь в последние годы приобретает все большую популярность в промышленности строительных материалов. Более низкие энергетические затраты на ее производство (на примере каустического доломита они примерно в два раза ниже, чем производство строительной извести из переувлажненного мела) позволяют такое вяжущее применять для изготовления практически всех видов строительных материалов, начиная от фундаментных блоков и заканчивая кровлей.