Строительные статьи

Производство Железоокисных пигментов для строительства

Современная насыщенность строительного рынка отечественными и импортными материалами требует от производителей высокой конкурентоспособности произ­водимой продукции по всем показателям. В связи с этим наряду с качественными характеристиками предъяаля - ются требования к декоративным свойствам материалов.

Все чаще для дорожного строительства используются бетонные элементы мощения, особенно цветные. Аль­тернативой окрашивания фасадов зданий красками на основе алкидных и пентафталевых смол является окра­шивание изделий в процессе формования с использова­нием недефицитных стойких пигментов. В этом случае происходят химические и физические взаимодействия с образованием коллоидов твердых растворов, укрепляю­щих и упрочняющих структуру цветного камня.

Анализ литературных данных и мировой практичес­кий опыт показали, что цементные изделия с железосо­держащими пигментами (ЖСП) отличаются высокой светостойкостью в течение многих лет; щелочестойкос - тью — выдерживают рН 13; устойчивостью цвета в усло­виях изменения влажности и температуры.

ЖСП должны обладать постоянным оттенком, ма­ло изменяющимся химическим составом, размером и формой частиц.

Исходя из этих условии на ЗАО «Челябинский завод ЖБИ-1» разработана технология получения ЖСП различ­ной цветовой гаммы методом осаждения и прокаливания. В качестве исходного сырья используются отходы близлежа­щих предприятий металлургической промышленности: пы­ли, шламы, содержащие железо, железный купорос, отрабо­танные травильные растворы, в том числе гальванических производств, металлолом низколегированных сталей и др.

Разработанная технология позволяет приспосабли­ваться к условиям производства, наличию сырья и реа­гентов. Например, если затруднительно организовать реагентное производство, то реагенты можно подавать в виде сухих компонентов. При этом необходимо исклю­чить образование дополнительных центров кристалли­зации. местных пересыщений.

Процесс синтеза пигментов проводится в реакторе в течение 20—40 ч в зависимости от цвета и марки пнгмента, при регулировании температуры и значения рН среды. При этом в общем случае протекают следующие реакции:

1. Гидролиз сульфата железа с одновременным окис­лением железа кислородом воздуха

2FeS04 + i 02 + ЗН20 = 2а - FeOOH + 2Н20

2. Коррозия металлического железа

Fe + Ч 02 + Н20 = Fe(OH)2.

3. Растворение коррозионной пленки серной кисло­той, образовавшейся в результате гидролиза с восстанов­лением израсходованного при гидролизе сульфата железа

Fe(OH)2 + H2S04= FeS04^ 2Н20.

Суммарная реакция

2Fe + h02 + Н20~»2сх FeOOH,

То есть имеет место растворно-осадочный механизм синтеза желтого железосодержащего пигмента. Полу­ченную суспензию разделяют на пресс-фильтре, и по­сле промывки и сушки используют в производстве тро­туарной плитки.

Учитывая то, что железо имеет валентность 11 и III, можно получить пигменты желтого, красного, коричне­вого и черного цветов, удовлетворяющих требованиям ТУ и ГОСТа.

При изготовлении тротуарной плитки пигменты вводятся непосредственно в виде пасты (влажностьюдо 50%) с водой затворения. При этом необходимо удо­стовериться, что прочие добавки не окажут отрицатель­ного воздействия на выбранный колер и не изменят физико-химические свойства цементного камня, а сле - аоватед ьно. и гото во и п роду кции.

Кроме того, некоторые комбинации пигментов поз­воляют положительно воздействовать на свойства бето­на. Таким образом, выбор пигмента лля окрашивания бетонной смеси определяется свойствами пигмента и материалов, характером их взаимодействия, а также па­раметрами переработки смеси и условиями эксплуата­ции готовых изделий.

Так, например, в процессе службы цветных бетонов на поверхности образуются так называемые высолы. ухудшающие декоративные свойства, которые определя­ются как наличием миграции соединении кальция, на­трия и др., так и полностью цементного камня. До сих пор достоверно не установлен механизм этого явления и со­ответственно нет эффективных способов борьбы с ним.

Есть данные о том, что введение кремнийсодержаших соединений фиксирует мигрирующие соединения, сни­жая тем самым высолообразование. В то же время есть ряз способов получения ЖСП. предполагающих использова­ние инертных носителей — микробарита, талька, каолина.

Исходя из вышеперечисленного хля синтеза исполь­зуется отход производства ферросплавов — активный мелкодисперсный микрокремнезем, который на 905с рентгеноаморфен (размер частиц 0.1—5 мкм изометри­ческом формы).

Наработанные партии ЖСП с использованием в качестве инертного носителя микрокремнезема пока­зывают возможность получения пигментов широкой цветовой гаммы. Количество микрокремнезема в пиг­ментах составляет 10—50е?. При этом все пигментные свойства аналогичны показателям пигментов, в кото­рых содержание соединений железа 67—98%, что дости­гается особым способом расположения игловидных кристаллов пнгмента на частице кремнезема.

Применение ЖСП в производстве тротуарной плитки до 10% в пересчете на оксиды придает готовому изделию хорошие декоративные свойства, а необычные структур­ные составляющие позволяют получать высокую проч­ность и морозостойкость строительных материалов. Кроме того, введение ЖСП в систему понижает концентрацию растворимых соединений, чем кальматиру ют поры и повы­шают плотность цементного камня. Снижение микропо­ристости на 3—5^ снижает высолообразование на 35—50%.

Таким образом, производство пигментов и примене­ние их в стройиндустрин позволяет наряду с решением экологических проблем получить окрашенные строитель­ные материалы, а также расширить их ассортимент.

РгзулШАЖИ Wfy'YZ'H'X Tie&IS'DCSA^TiTi

В. П. ИЛЬИНА, канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник,

А. А. ИВАНОВ, научн. сотрудник. Институт геологии КНЦ РАН (Петрозаводск)