КЛАСИФІКАЦІЯ ГІПСОВИХ ЗВ’ЯЗНИХ РЕЧОВИН

Гіпсовими зв’язними речовинами називають тонкоподрібнені матеріали, які складаються переважно з напівводного гіпсу (CaSO_4*0,5H₂O) чи ангідриту (CaSO₄), які після замішування з водою тверднуть на повітрі, перетворюватись в камінь. Їх отримання базується на здатності двоводного гіпсу (CaSO_4*2H₂O) під час нагрівання частково чи повністю дегідратуватись:

CaSO_4*2H₂O = CaSO_4*0,5H₂O + 1,5H₂O, або

CaSO_4*2H₂O = CaSO₄ + 2H₂O.

Гіпсові зв’язні є повітряними зв’язними речовинами, які ділять на три групи:

- Низьковипалені зв’язні. Швидко тужавіють і тверднуть. Складаються з напівводного гіпсу (CaSO_4*0,5H₂O), отриманого термообробкою гіпсового каменю (CaSO_4*2H₂O) при температурі 130-180 ^оС. Реакція дегідратації відбувається з поглинанням теплоти. Щоб отримати 1 кг напівводного гіпсу, теоретично необхідно затратити 580 кДж. До низьковипалених зв’язних відносяться будівельний, формовочний, медичний і високоміцний (технічний) гіпс. Їх використовують для виготовлення усіх видів будівельних виробів, проведення будівельних робіт, виготовлення форм і моделей у керамічній та інших галузях промисловості.

- Високовипалені зв’язні. Повільно тужавіють і тверднуть. Складаються з безводного сульфату кальцію (CaSO₄), отриманого випалом при температурі 600-1000 ^оС. До них відносяться ангідритове зв’язне (ангідритовий цемент), високовипалений гіпс (естріхгіпс) і опоряджувальний гіпсовий цемент. Використовують для будівельних робіт, виготовлення безшовних гіпсових підлог, штучного мармуру.

- Невипалені зв’язні. Отримують розмелюванням природного ангідриту разом з активаторами тверднення (повітряне вапно, доменний шлак, сульфати лужних металів).

До гіпсових зв’язних відносять також змішані композиції, основною складовою яких є півгідрат сульфату кальцію, а додатковою - вапно, цемент, мелені гранульовані доменні шлаки. В залежності від виду додаткової складової розрізняють гіпсовапняні, гіпсоцементні, гіпсошлакові та інші зв’язні.

Велику перспективу мають гіпсоцементопуцоланові (ГЦПВ) зв’язні, за рахунок низьких енергетичних затрат для отримання і добрих експлуатаційних властивостей: низька теплопровідність, гарні естетичні та добрі акустичні властивості.

СИРОВИННІ МАТЕРІАЛИ

Природний гіпсовий камінь – є основною сировиною для отримання гіпсових зв’язних. Це мінерал від білого до сіруватого чи жовтуватого кольору з твердістю за шкалою Мооса 2 і густиною 2,2-2,4 г/см³. Розчинність у воді – 2,05 г/л. Теоретичний хемічний склад, мас. %: CaO – 32,56; SO₃ – 46,51; Н₂O – 20,93. Як домішки містить вапняк, доломіт, глинисті речовини. Для гіпсу 1-4-го сортів в сировині допускається відповідно не більше 5, 10, 20 і 30 % домішок.

Важливе значення має характер кристалізації двохводного гіпсу. Дрібнокристалічний гіпс зневоднюється швидше і при меншій температурі.

Кристалізується CaSO_4*2H₂O у вигляді призм моноклінної сингонії. Його просторова решітка складається з елементарних комірок з чотирма молекулами CaSO_4*2H₂O. Кожен іон Са²⁺ оточений шістьма атомами кисню і двома молекулами води. Шаруватий мотив створюється завдяки пошаровому розподілу молекул Н₂О, між якими діють слабі гідрооксильно-водневі сили. Гіпс має досконалу спайність і вода легко виділяється при нагріванні. Є декілька мінералогічних різновидів гіпсового каменю:

- дрібнозернистий білий щільний гіпс – алебастр (нагадує мармур);

- прозорий кристалічний гіпс – гіпсовий шпат;

- волокнистий гіпс з ниткоподібних кристалів – селеніт.

Ангідрит (CaSO₄) – як сировина використовується рідше. В багатьох родовищах залягає разом з гіпсовим каменем. Твердість за шкалою Мооса 3-3,5; густина 2,9-3,1 г/см³; розчинність у воді – 1 г/л. В природі зустрічається рідко. Кристалізується в ромбічній сингонії.

Гіпс і ангідрит є осадовими породами. В природі також розповсюджені гіпсовмісні породи: глиногіпс, гажа, ганч (суміш гіпсу з глиною, піском, вапняком).

Гіпсовмісні відпадки виробництв – широко використовуються в останні часи. Найбільш поширеним є фосфогіпс, який отримують сірчано-кислотною переробкою природних апатитів і фосфоритів в фосфорну кислоту, суперфосфат. Фосфогіпс утворюється згідно реакції:

Ca₅F(РO₄)₃ + 5Н₂SO₄ = 5CaSO₄¯ + НF + 3Н₃РO₄.

При отриманні 1 т фосфорної кислоти утворюється 4 т фосфогіпсу. Домішки Р₂О₅ і фтору у фосфогіпсі погіршують властивості зв’язного, сповільнюють процеси тверднення і зменшують міцність. Фосфогіпс має дуже високу дисперсність.

Також використовують борогіпс (відпадки виробництва борної кислоти) і фторогіпс (відпадки виробництва HF).