Хүхрийн хүчилгүйжүүлэх гипс нь нарийн шохой эсвэл шохойн чулууны нунтаг зутангаар дамжуулан хүхрийн хүчилгүйжүүлэх, хүхрийн хүчилгүйжүүлэх замаар гаргаж авсан үйлдвэрлэлийн дайвар бүтээгдэхүүн болох гипс юм. Түүний химийн найрлага нь байгалийн дигидрат гипстэй ижил бөгөөд голчлон CaSO4·2H2O юм. Одоогийн байдлаар манай улсын цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх арга нь нүүрсээр ажилладаг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд давамгайлж байгаа бөгөөд дулааны цахилгаан үйлдвэрлэх явцад нүүрснээс ялгардаг SO2 нь манай улсын жилийн ялгарлын 50 гаруй хувийг эзэлж байна. Хүхрийн давхар ислийн их хэмжээний ялгаруулалт нь хүрээлэн буй орчны ноцтой бохирдолд хүргэсэн. Хүхрийн хүчилгүйжүүлэх гипс үйлдвэрлэхэд утааны хийн хүхрийн хүчилгүйжүүлэх технологийг ашиглах нь нүүрсээр ажилладаг холбогдох салбарын технологийн хөгжлийг шийдвэрлэх чухал арга хэмжээ юм. Бүрэн бус статистик мэдээллээр манай улсад нойтон хүхрийн хүчилгүйжүүлэх гипсний ялгаруулалт 90 сая тонноос давсан бөгөөд хүхрийн хүчилгүйжүүлэх гипс боловсруулах арга нь голчлон овоолсон байдаг бөгөөд энэ нь зөвхөн газрыг эзэлээд зогсохгүй асар их нөөцийн хаягдал үүсгэдэг.
Гипс нь хөнгөн жин, дуу чимээг бууруулах, галаас хамгаалах, дулаан тусгаарлах гэх мэт функцтэй. Үүнийг цементийн үйлдвэрлэл, барилгын гипс үйлдвэрлэл, чимэглэлийн инженерчлэл болон бусад салбарт ашиглаж болно. Одоогийн байдлаар олон эрдэмтэд гипс хийх чиглэлээр судалгаа хийж байна. Судалгаагаар гипс хийх материал нь бичил тэлэлттэй, сайн ажиллах чадвартай, уян хатан чанартай бөгөөд дотор ханын чимэглэлд уламжлалт гипс хийх материалыг орлож чадна гэдгийг харуулж байна. Сюй Жианжун болон бусад хүмүүсийн судалгаагаар хүхэргүйжүүлсэн гипсийг хөнгөн ханын материал хийхэд ашиглаж болохыг харуулсан. Е Бэйхун болон бусад хүмүүсийн судалгаагаар хүхэргүйжүүлсэн гипсээр гаргаж авсан гипсийг гадна хананы дотор тал, дотор хуваалтын хана, таазны гипс хийхэд ашиглаж болох бөгөөд уламжлалт гипс хийх зуурмагийг бүрхэх, хагарах зэрэг нийтлэг чанарын асуудлыг шийдэж чадна гэдгийг харуулсан. Хөнгөн гипс хийх гипс нь байгаль орчинд ээлтэй шинэ төрлийн гипс юм. Үүнийг хөнгөн дүүргэгч болон хольцыг нэмж, гемигидрат гипсээр гол цементэн материал болгон хийдэг. Уламжлалт цементийн гипс хийх материалтай харьцуулахад хагарах, наалдах нь амаргүй, сайн бэхэлгээтэй, агшилт сайтай, ногоон, байгаль орчныг хамгаалдаг. Хүхэргүйжүүлсэн гипс ашиглан гемигидрат гипс үйлдвэрлэх нь байгалийн барилгын гипсний нөөцийн хомсдолын асуудлыг шийдээд зогсохгүй, хүхэргүйжүүлсэн гипсний нөөцийн ашиглалтыг хэрэгжүүлж, экологийн орчныг хамгаалах зорилгод хүрдэг. Тиймээс, хүхэргүйжүүлсэн гипсний судалгаанд үндэслэн энэхүү өгүүлэлд хөнгөн гипсний хүхэргүйжүүлсэн гипсний зуурмагийн гүйцэтгэлд нөлөөлөх хүчин зүйлсийг судлахын тулд хатуурах хугацаа, нугалах бат бэх, шахалтын бат бэхийг туршиж, хөнгөн гипсний хүхэргүйжүүлсэн гипсний зуурмагийн хөгжлийн онолын үндэс суурийг тавьжээ.
1 туршилт
1.1 Түүхий эд
Хүхэргүйжүүлэх гипсэн нунтаг: Утааны хийн хүхэргүйжүүлэх технологиор үйлдвэрлэж, кальцинжуулсан гемигидрат гипс, үндсэн шинж чанарыг нь Хүснэгт 1-д үзүүлэв. Хөнгөн дүүргэгч: шилэнжүүлсэн бичил бөмбөлгүүдийг ашигладаг бөгөөд үндсэн шинж чанарыг нь Хүснэгт 2-т үзүүлэв. Шилэнжүүлсэн бичил бөмбөлгүүдийг хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлэх гипсэн зуурмагийн массын харьцаанд үндэслэн 4%, 8%, 12%, 16% харьцаатайгаар холино.
Удаашруулагч: Натрийн цитратыг химийн шинжилгээнд цэвэр урвалж болгон ашигладаг бөгөөд натрийн цитратыг хөнгөн гипсэн зуурмагийн жингийн харьцаанд үндэслэн хүхэргүйжүүлэх гипсэн зуурмаг дээр үндэслэн холих харьцаа нь 0, 0.1%, 0.2%, 0.3% байна.
Целлюлозын эфир: гидроксипропил метилцеллюлоз (HPMC) ашиглана, зуурамтгай чанар нь 400, HPMC нь хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн жингийн харьцаанд суурилдаг бөгөөд холих харьцаа нь 0, 0.1%, 0.2%, 0.4% байна.
1.2 Туршилтын арга
Хүхэргүйжүүлсэн гипсний стандарт нягтралын усны зарцуулалт болон хатуурах хугацаа нь GB/T17669.4-1999 "Барилгын гипсэн гипсний физик шинж чанарыг тодорхойлох нь"-д хамаарах бөгөөд хөнгөн гипсэн десулжуулсан гипсэн зуурмагийн хатуурах хугацаа нь GB/T 28627-2012 "Гипс гипс"-ийг гүйцэтгэсэн болно.
Хүхэргүйжүүлсэн гипсний нугалах болон шахалтын бат бэхийг GB/T9776-2008 “Барилгын гипс” стандартын дагуу хэмжиж, 40мм×40мм×160мм хэмжээтэй дээжийг хэвэнд оруулж, 2 цагийн бат бэх, хуурай бат бэхийг тус тус хэмждэг. Хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсний зуурмагийн нугалах болон шахалтын бат бэхийг GB/T 28627-2012 “Гипслэх гипс” стандартын дагуу хэмжиж, 1d болон 28d-ийн байгалийн хатууралтын бат бэхийг тус тус хэмждэг.
2 Үр дүн ба хэлэлцүүлэг
2.1 Хөнгөн шавардлагын хүхэргүйжүүлэх гипсний механик шинж чанарт гипсэн нунтаг агууламжийн нөлөө
Гипсэн нунтаг, шохойн чулууны нунтаг болон хөнгөн дүүргэгчийн нийт хэмжээ 100% бөгөөд тогтмол хөнгөн дүүргэгч болон хольцын хэмжээ өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Гипсэн нунтагны хэмжээ 60%, 70%, 80%, 90% байх үед хүхэргүйжүүлэлт явагдана. Энэ нь гипсэн зуурмагийн гулзайлтын болон шахалтын бат бэхийн үр дүн юм.
Хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн гулзайлтын бат бэх ба шахалтын бат бэх нь нас ахих тусам нэмэгдэж байгаа нь гипсэний чийгшлийн түвшин нас ахих тусам хангалттай болж байгааг харуулж байна. Хүхэргүйжүүлсэн гипсэн нунтаг нэмэгдэхийн хэрээр хөнгөн гипсэн гипсэний гулзайлтын бат бэх ба шахалтын бат бэх нь ерөнхийдөө өсөх хандлагатай байсан ч өсөлт бага байсан бөгөөд 28 хоногийн шахалтын бат бэх нь онцгой илэрхий байв. 1-р насандаа 90% гипсэн нунтагтай хольсон гипсэн нунтагны гулзайлтын бат бэх нь 60% гипсэн нунтагтай харьцуулахад 10.3%-иар өссөн бөгөөд харгалзах шахалтын бат бэх нь 10.1%-иар нэмэгдсэн. 28 хоногийн насандаа 90% гипсэн нунтагтай хольсон гипсэн нунтагны гулзайлтын бат бэх нь 60% гипсэн нунтагтай хольсон гипсэн нунтагтай харьцуулахад 8.8%-иар өссөн бөгөөд харгалзах шахалтын бат бэх нь 2.6%-иар нэмэгдсэн. Дүгнэж хэлэхэд, гипсэн нунтагны хэмжээ нь шахалтын бат бэхээс илүү гулзайлтын бат бэхэд илүү их нөлөөлдөг гэж дүгнэж болно.
2.2 Хөнгөн жинтэй гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсний механик шинж чанарт хөнгөн жинтэй дүүргэгчийн агууламжийн нөлөө
Гипсэн нунтаг, шохойн чулууны нунтаг болон хөнгөн дүүргэгчийн нийт хэмжээ 100% бөгөөд тогтмол гипсэн нунтаг болон хольцын хэмжээ өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Шилэнжүүлсэн бичил бөмбөлгийн хэмжээ 4%, 8%, 12%, 16% байх үед хөнгөн гипс нь хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн гулзайлтын болон шахалтын бат бэхийн үр дүн юм.
Мөн насандаа хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн гулзайлтын бат бэх болон шахалтын бат бэх нь шилэнжсэн бичил бөмбөлгийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр буурсан. Учир нь шилэнжсэн бичил бөмбөлгүүдийн ихэнх нь дотроо хөндий бүтэцтэй бөгөөд өөрийн бат бэх нь бага байдаг нь хөнгөн гипсэн гипсэн зуурмагийн гулзайлтын болон шахалтын бат бэхийг бууруулдаг. 1 настайдаа 16% гипсэн нунтагны гулзайлтын бат бэх нь 4% гипсэн нунтагтай харьцуулахад 35.3%-иар буурсан бөгөөд харгалзах шахалтын бат бэх нь 16.3%-иар буурсан. 28 хоногийн настайдаа 16% гипсэн нунтагны гулзайлтын бат бэх нь 4% гипсэн нунтагтай харьцуулахад 24.6%-иар буурсан бол харгалзах шахалтын бат бэх нь ердөө 6.0%-иар буурсан байна. Дүгнэж хэлэхэд, шилэнжсэн бичил бөмбөлгийн агууламжийн гулзайлтын бат бэхэд үзүүлэх нөлөө нь шахалтын бат бэхээс илүү их байна гэж дүгнэж болно.
2.3 Хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсний хатуурах хугацаанд удаашруулагчийн агууламжийн нөлөө
Гипсэн нунтаг, шохойн чулууны нунтаг болон хөнгөн дүүргэгчийн нийт тун 100%, тогтмол гипсэн нунтаг, шохойн чулууны нунтаг, хөнгөн дүүргэгч болон целлюлозын эфирийн тун өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Натрийн цитратын тун 0, 0.1%, 0.2%, 0.3% байх үед хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн тогтох хугацаа нэмэгдэнэ.
Хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн анхны хатуурах хугацаа болон эцсийн хатуурах хугацаа нь натрийн цитрат агууламж нэмэгдэхийн хэрээр нэмэгддэг боловч хатуурах хугацааны өсөлт бага байдаг. Натрийн цитрат агууламж 0.3% байх үед анхны хатуурах хугацаа 28 минут, эцсийн хатуурах хугацаа 33 минутаар уртасдаг. Хатуурах хугацаа уртассан нь хүхэргүйжүүлсэн гипсэний гадаргуугийн талбай их байгаатай холбоотой байж болох бөгөөд энэ нь гипсэн хэсгүүдийн эргэн тойрон дахь удаашруулагчийг шингээж, улмаар гипсний уусах хурдыг бууруулж, гипсний талсжилтыг саатуулж, гипсэн зуурмаг нь хатуу бүтцийн систем үүсгэх чадваргүй болоход хүргэдэг. Гипсэний хатуурах хугацааг уртасгана.
2.4 Хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсний механик шинж чанарт целлюлозын эфирийн агууламжийн нөлөө
Гипсэн нунтаг, шохойн чулууны нунтаг болон хөнгөн дүүргэгчийн нийт тун 100%, харин тогтмол гипсэн нунтаг, шохойн чулууны нунтаг, хөнгөн дүүргэгч болон удаашруулагчийн тун өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Гидроксипропил метилцеллюлозын тун 0, 0.1%, 0.2% болон 0.4% байх үед хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн гулзайлтын болон шахалтын бат бэх үүсдэг.
1 настайдаа хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн гулзайлтын бат бэх эхлээд нэмэгдэж, дараа нь гидроксипропил метилцеллюлозын агууламж нэмэгдэхийн хэрээр буурсан; 28 настайдаа хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн гулзайлтын бат бэх. Гидроксипропил метилцеллюлозын агууламж нэмэгдэхийн хэрээр гулзайлтын бат бэх эхлээд буурч, дараа нь нэмэгдэж, дараа нь буурах хандлагатай байв. Гидроксипропил метилцеллюлозын агууламж 0.2% байх үед гулзайлтын бат бэх хамгийн дээд хэмжээнд хүрч, целлюлозын агууламж 0 байх үед харгалзах бат бэхээс давсан байна. 1 эсвэл 28 настайгаас үл хамааран хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн шахалтын бат бэх нь гидроксипропил метилцеллюлозын агууламж нэмэгдэхийн хэрээр буурч, харгалзах бууралтын хандлага 28 настайдаа илүү тодорхой байна. Учир нь целлюлозын эфир нь усыг хадгалах, өтгөрүүлэх нөлөөтэй бөгөөд стандарт нягтралын усны хэрэгцээ нь целлюлозын эфирийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр нэмэгдэж, улмаар зутангийн бүтцийн ус-цементийн харьцаа нэмэгдэж, улмаар гипсэн дээжийн бат бөх чанарыг бууруулдаг.
3 Дүгнэлт
(1) Хүхэргүйжүүлсэн гипсний чийгшлийн түвшин нас ахих тусам хангалттай болдог. Хүхэргүйжүүлсэн гипсний нунтаг агууламж нэмэгдэхийн хэрээр хөнгөн гипсний нугалах болон шахалтын бат бэх ерөнхийдөө өсөх хандлагатай байсан ч өсөлт бага байв.
(2) Шилэнжүүлсэн бичил бөмбөлгийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн гулзайлтын бат бэх болон шахалтын бат бэх нь буурдаг боловч шилэнжүүлсэн бичил бөмбөлгийн агууламжийн гулзайлтын бат бэхэд үзүүлэх нөлөө нь шахалтын бат бэхийн бат бэхээс илүү их байдаг.
(3) Натрийн цитратын агууламж нэмэгдэхийн хэрээр хөнгөн гипсэн хүхэргүйжүүлсэн гипсэн зуурмагийн анхны хатуурах хугацаа болон эцсийн хатуурах хугацаа уртасдаг боловч натрийн цитратын агууламж бага байх үед хатуурах хугацаанд үзүүлэх нөлөө нь илэрхий биш юм.
(4) Гидроксипропил метилцеллюлозын агууламж нэмэгдэхийн хэрээр хөнгөн гипсэн дехүхэржүүлсэн гипсэн зуурмагийн шахалтын бат бэх буурдаг боловч гулзайлтын бат бэх нь 1 өдөр эхлээд нэмэгдэж, дараа нь буурах хандлагатай байдаг бол 28 өдөр эхлээд буурч, дараа нь нэмэгдэж, дараа нь буурах хандлагатай байдаг.
Нийтэлсэн цаг: 2023 оны 2-р сарын 2