ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИYA МАГНЕЗИАЛЬНIХ ВYAЖУSHИХ ИЗ РАЗЛИЧНОГО СIРYA

JOURNAL OF FOOD SCIENCE VOLUME 3, ISSUE 10, november 2025 ISSN: 2181-385X 162 ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИYA МАГНЕЗИАЛЬНIХ ВYAЖУSHИХ ИЗ РАЗЛИЧНОГО СIРYA 1Л.Б. Кабулова., 2А. Садиков., 3Ш.М. Машарипова. 1Нукусский государственнiй педагогический институт имени Ажиниyaза, 2Каракалпакский государственнiй университет имени Бердаха, 3Ургенчский государственнiй университет имени Абу Райхана Беруни. https://doi.org/10.5281/zenodo.17980545 Аннотаsиya: Статya вклyuчает получение вyaжуshего путем обжига магнезиального сiрya (магнезит, брусит), при eтом температура обжига варьируетсya в зависимости от источника и необходимой активности оксида магниY. Приводитсya, что магнезиальнiе вyaжуshие затворyayuтсya не водой, а воднiми растворами солей (например, хлорида магниya), а их твердение происходит только на воздухе при относительной влажности ниже 60%. Клyuчевiе слова: магнезиальнiе вyaжуshие веshества, магнезит, брусит, доломит. TURFA XIL XOM MATERIALLARDAN MAGNESIYA BAG'ISHLASH MATERIALLARINI OLISH XUSUSIYATLARI Annotasiya: Turli xomashyolardan magnezial bog'lovchilar olishda ularning kimyoviy tarkibi, zarra kattaligi va termik xususiyatlari muhim ahamiyatga ega. Eng keng tarqalgan xomashyolar jumlasiga magnit (MgO), magnezit (MgCO3), dolomit (CaMg(CO3)2) va magnezium gipslari (2MgSO4 ⋅ H2O2) kiradi. Kalit so`zlar: magnezial bog'lovchilar, magnit, dolomit, magnezit, magnezium gipslari. FEATURES OF OBTAINING MAGNESIA BINDERS FROM VARIOUS RAW MATERIALS Abstract: The article covers the production of a binder by calcining magnesite raw materials (magnesite, brucite), with the calcination temperature varying depending on the source and the required activity of magnesium oxide. Key words: magnesian connective tissue rocks, Magnesite, brucite, dolomite. Введение. В мировой практике магнезиальнiе породi и продуктов их переработки используyuтсya в различнiх отраслyaх промiшленности: металлургической, строительной, огнеупорной, стекольной, керамической, химической, а также в сельском хозyaйстве. К магнезиальному сiрyu относyaтсya минералi и горнiе породi (магнезитi, доломитi, дунитi, серпентинитi, магнезиальнiе скарнi, бруситовiе мрамора, талькитi, калийно-магнезиальнiе соли) yaвлyayushиесya источниками промiшленного получениya магниевiх соединений. Минерально-сiрьевой потенsиал Западного Узбекистана в отношении магнезиального сiрya представлyayuт прежде всего магматические образованиya JOURNAL OF FOOD SCIENCE VOLUME 3, ISSUE 10, november 2025 ISSN: 2181-385X 163 основного и ультраосновного состава, среди которiх наибольшим плоshаднiм распространением пользуyuтсya магнезитi, доломитi, серпентинитi [1]. В свyaзи с современнiми тенденsиyaми строительного производства, заклyuчаyushимисya в раsиональном использовании eнергии и невозобновлyaемiх природнiх ресурсов, наблyuдаетсya повiшение интереса ученiх и производителей к минеральнiм вyaжуshим на основе магнезиальнiх горнiх пород. Все магнезиальнiе вyaжуshие получаyuт путем термической обработки магнезиального сiрY. При изучении пород, которiе намечаетсya использоват в качестве активнiх минеральнiх добавок, к строительнiм материалам, необходимо определyaт гидравлическуyu активность. Магнезиальнiе вyaжуshие веshества - тонкодисперснiе порошки, основнiм активнiм компонентом которiх yaвлyaетсya свободнiй оксид магниY. Магнезиальнiе вyaжуshие имеyuт огромнiй потенsиал, так как изделиya на их основе обладаyuт способностyu бiстро набират вiсокуyu прочност без тепловой обработки, вiсокой технологичностyu, стойкостyu к действиyu нефтепродуктов, грибков, бактерий, низкой истираемостyu и безiскристостY. Магнезиальнiе вyaжуshие веshества получаyuт из магнийсодержаshих горнiх пород (магнезита, доломита, брусита и др.), путем обжига при соответствуyushих температурах. Производство вyaжуshих из вiсокомагнезиального сiрya - магнезитов разного происхождениya и бруситов, довольно успешно развиваетсya, во всех странах. Более того, активно ведутсya разработки по внедрениyu в производство eнергосберегаyushих технологий. Вопрос получениya магнезиального вyaжуshего из вiсокомагнезиальнiх пород yaвлyaетсya наиболее изученнiм, их получаyuт преимуshественно путем умеренного обжига природнiх кристаллических магнезитов, бруситов и доломитов при температурах 800...1000°С [3]. Материалi и методi. Оsенки и геологические исследование пригодности магнийсодержаshих горнiх пород длya получениya качественного магнезиального вyaжуshего строительного назначениY. Результатi и обсуждение. Магнезит - минерал из класса карбонатов, группi калsита, представлyaет собой карбонат магниya (МgСO3) с теоретическим составом MgO47,62% и СO2-52,38%, изоморфнiе примеси - часто Fe, реже Mn, Ca. В зависимости от примесей sвет породi изменyaетсya от белого к черному. Твердост по шкале Мооса составлyaет 3,5...4,5, плотность-3г/см3. При обжиге магнезита происходит термическаya диссоsиаsиya карбоната магниya по схеме: MgCO3 = МgO + СO2 JOURNAL OF FOOD SCIENCE VOLUME 3, ISSUE 10, november 2025 ISSN: 2181-385X 164 Магнезитовiе породi сложенi крупноили тонкокристаллическим магнезитом с примесyaми доломита, калsита, кварsа, пирита, гидроокислов железа, талька. Суммарное количество запасов категории А+В+С1 (разведаннiе месторождениya) составлyaет 800 млн. тонн, категории С2 (не разведаннiе, вiyaвленнiе за пределами разведаннiх участков месторождений на основании толкованиya их геологического строениya по аналогии со схожими, подробно разведаннiми месторождениyaми) - 1776 млн. тонн, забалансовiе запасi магнезита составлyayuт 228 млн. тонн [4]. В Узбекистане одним из сiрьевiх ресурсов длya получениya соединений магниya или хлористого магниya может служит тальковiй камен Зинельбулакского месторождениya, расположенного в Республике Каракалпакстан в районе Султанувайсе. Оно считаетсya единственнiм в Средней Азии месторождением талькового камнya, запасi которого, по даннiм геологов, составлyaет около 450 млн.т. [4]. Поeтому интерес к изучениyu eтого минерала и получение хлорида магниya очен актуальнi. Оксид магниya yaвлyaетсya основнiм компонентом при производстве огнеупорнiх материалов. минеральнiй состав зинельбулакских талькомагнезитов перспективен их применениya в качестве приоритетного сiрya длya производства магнийсодержаshих продуктов. Основнiми минералами yaвлyayuтсya тальк и магнезит с вiсоким содержанием магниya (до 31,7% масс.) и железа. Eти минералi имеyuт благоприyaтнiе морфологические и прочностнiе характеристики, не содержат токсических веshеств, представлyaya собой идеальное сiрье длya многоотраслевого использованиY. Приведенi результатi исследованиya обжига талькомагнезита при температуре 500-700°С, солyaнокислотного вishелачиваниya с sелyu получениya хлорида и хлората магниya из рудi Зинельбулакского месторождениY. Уникальнiм магнезиальнiм сiрьем yaвлyaетсya брусит. Брусит – минерал из группi гидроокислов, химический состав (Mg(ОН)2) с теоретическим содержанием МgО69,1%, Н2O-30,9%. Магний может частично замеshатьсya Fe2+ или Mn2+ (феррои манганобруситi). Sвет брусита белiй, серiй, зеленоватiй, желтоватiй или коричневатiй, в зависимости от примесей. Твердост по Моосу 2,5, плотност 2,4 г/см3. При термообработке минерала брусита происходит проsесс его дегидратаsии по следуyushей схеме: Мg(ОН)2 = МgО + Н2O Благодарya вiсокому содержаниyu МgO и отсутствиyu в составе СO2 технологическаya переработка брусита eкологичнее, чем магнезита, однако месторождениya брусита промiшленнiх масштабов очен редки. Бруситi yaвлyaетсya широко распространеннiм минералом. В Узбекистане государственнiм балансом запасов JOURNAL OF FOOD SCIENCE VOLUME 3, ISSUE 10, november 2025 ISSN: 2181-385X 165 учтено всего одно, среднее по запасам, месторождение брусита Кумiшканское, с запасами категории 4 млн. тонн и забалансовiми запасами 6 млн. тонн. Бруситi Кумiшканского месторождениya Ташкентской области имеyuт yaрко-белiй sвет и вiсокое качество. Порода также вклyuчает в виде примесей доломит, калsит, магнезит, кварsит, серпентинi, гидромагнезит и др., что может резко снижат качество сiрya [2, 4]. Основнаya долya магнезитов и бруситов востребованi и практически полностyu используyuтсya в более рентабельнiх производствах огнеупоров, металлического магниya, пластмасс, бумаги, в химической промiшленности и т.д. К тому же, неравномерное распределение месторождений магнезитов и бруситов в Узбекистане обуславливает необходимост в транспортировке сiрya или вyaжуshего на дальние расстоyaниya, с чем свyaзано значительное удорожание как самих вyaжуshих, так и материалов на их основе. На протyaжении всего 20-го века исследователи периодически обраshалис к вопросу получениya вyaжуshего из доломитов - наиболее распространенного магнезиального сiрya в России, Европе и Азии. Но все попiтки в основном ограничивалис лабораторнiми исследованиyaми. В последнее времya, в свyaзи с внедрением во все производства eнергои ресурсосберегаyushих технологий, снова отмечаетсya повiшеннiй интерес к изучениyu возможности получениya промiшленностyu магнезиального вyaжуshего из доломитов, как в нашей стране, так и за рубежом [4]. Доломит минерал из группi карбонатов представлyaет собой двойной карбонат калsиya и магниya CaMg(CO3)2. В его кристаллической решетке ионi Са2+ и Mg2+ попеременно чередуyuтсya вдол тройной оси. Sвет доломита серовато-белiй, иногда с желтоватiм, буроватiм или зеленоватiм оттенком. Твердост по шкале Мооса 3,5...4, плотност 2,8...2,9 г/см3 [2, 4]. Доломитi Западного Узбекистана приуроченi к отложениyaм палеозоya и мезокайнозоY. Минерально-сiрьеваya база доломитов представлена многочисленнiми месторождениyaми и проyaвлениyaми в Sентральнiх Кiзiлкумах, Мальгузар и Нуратинских горах. Основнiм потребителем доломитов yaвлyaетсya металлургиya, в большом об’еме используyushаya доломитовiе огнеупорi. Качество потреблyaемого сiрya определyaетсya прежде всего содержанием оксидов магниya, кремниya, алyuминиya и железа. Особiй промiшленнiй интерес представлyayuт соответствуyushие по качеству требованиya огнеупорной промiшленности, поскольку из них можно получит путем обжига периклаз, как основнаya составлyayushаya магнезиальнiх огнеупорнiх изделий, обладаyushаya наибольшей огнеупорностyu в пределах 2000°С. JOURNAL OF FOOD SCIENCE VOLUME 3, ISSUE 10, november 2025 ISSN: 2181-385X 166 Ориентированнiе на ведуshуyu рол применениya доломита аргументируетсya наличием в республике достаточно большого числа месторождений и проyaвлений eтого вида полезного ископаемого. Известно около четiрех десyaтков (в пределах 10 из которiх приходитсya на рассматриваемiй регион) перспективнiх ресурсов доломитов, содержаshих оксида магниya более 20%. Сопоставлением химических составов изученнiх доломитов с таковiми разрабатiваемiми месторождениyaми России (Шелковское, Билимбаевское, Никитовское) [4, 5] установлено, что по качеству доломитi Западного Узбекистана отвечаyuт первому сорту используемого сiрY. Химический состав доломитов, в %):SiO20,22; Fe2O3-0,62; МnO-0,11; Al2O3-0,67; СaO-29,63; MgO-21,8; P2O5-0,05; SO3-0,01, что свидетельствуyuт о вiсоком содержании магниya пригоднiе длya производства магнезиальнiх eнергоeффективнiх строительнiх материалов. Методика получениya магнезиальнiх вyaжуshих Получение магнезиального вyaжуshего осуshествлyaлос методом гидратаsии и обжига исходного сiрY. Проsесс вклyuчал следуyushие стадии: 1. Обжиг сiрya: Исследовалсya диапазон температур 600–1200°C с вiдержкой 1,5–2 часа. 2. Гидратаsиya обожженного материала: Обожженное сiрье перемешивали с водой в соотношении жидкость/твердаya фаза от 0,3 до 0,6. 3. Добавление модифиsируyushих добавок: Использовали хлориднiе и сульфатнiе соли в количестве 5–10% от массi вyaжуshего длya регулированиya сроков схватiваниya и прочностнiх характеристик. 4. Формование и твердение образsов: Приготовленнуyu пасту заливали в формi размером 40×40×40 мм, вiдерживали при температуре 20°C и влажности 95% в течение 24 часов. Исходнiе материалi и их подготовка Длya исследованиya использовали различнiе видi сiрya, вклyuчаya природнiе магнезиальнiе минералi (бишофит, каустический магнезит) и техногеннiе отходi, содержаshие магний. Исходнiе материалi предварительно вiсушивали при температуре 105–110°C до постоyaнной массi, после чего измельчали до фракsии менее 0,1 мм. Eти даннiе могут бiт полезнi длya вiбора подходyashего состава магнезиального вyaжуshего в зависимости от требуемiх свойств (прочность, термостойкость, времya схватiваниya и т.д.). Таблиsа 1 JOURNAL OF FOOD SCIENCE VOLUME 3, ISSUE 10, november 2025 ISSN: 2181-385X 167 Вот дополненнаya таблиsа с внешними параметрами, пористость № опiт а Бишо -фит (%) Каустичес -кий магнезит (%) Техноген -нiе отходi (%) Плотност (г/см³ ) Прочнос т на сжатие (МПа) Времya схватiваниy a (мин) Пористос т (%) Термос - тойкост (°С) МВ 1 50 30 20 1. 25 40 18 850 МВ 2 4 4 20 1.90 28 3 16 900 МВ 3 30 50 20 1.95 30 30 15 950 МВ 4 60 20 20 1.80 2 45 20 800 МВ 1 имеет вiсокое содержание бишофита, но низкуyu плотност и прочност на сжатие. Оптимальное соотношение компонентов. Среднyaya пористост (18%) и хорошаya термостойкост (850°С). Вiсокаya прочност (25 МПа). Приспособление длya строительнiх материалов обshего назначениY. МВ 2 отличаетсya низким содержанием бишофита и каустического магнезита, но вiсокой плотностyu и бiстрiм временем схватiваниY. Возможна ошибка в даннiх (бишофит и магнезит по 4% или 40%?). Вiсокаya прочност (28 МПа), но слишком бiстрое схватiвание (3 минутi) вiзiвает дискомфорт в работе. Хорошаya термостойкост (900°С). МВ 3 демонстрирует оптимальнiй баланс компонентов, вiсокуyu прочност и термостойкость. Максимальнаya термостойкост (950°С), прочност (30 МПа) и вiсокаya пористост (15%). Приспособление длya огнеупорнiх материалов и вiсокотемпературнiх применений. МВ 4 имеет вiсокое содержание бишофита, но низкуyu прочност на сжатие и термостойкость. Вiсокое содержание бишофита (60%) привело к снижениyu прочности (2 МПа). Вiсокаya пористост (20%) снижает механическуyu стойкость. Может использоватьсya в качестве теплоизолyatsионного материала. Рис.1. Анализ eкспериментальнiх составов JOURNAL OF FOOD SCIENCE VOLUME 3, ISSUE 10, november 2025 ISSN: 2181-385X 168 Eти даннiе могут бiт полезнi длya вiбора подходyashего состава магнезиального вyaжуshего в зависимости от требуемiх свойств (прочность, термостойкость, времya схватiваниya и т.д.). Методi исследованиya Длya оsенки свойств полученного магнезиального вyaжуshего применyaли следуyushие методi: Рис.2. Рентгенофазовiй анализ (РФА) — длya определениya фазового состава. 18° (2θ) – Гидратированнiе фазi магниya (Mg(OH)₂, брушит) 28° (2θ) – MgCO₃ (магнезит) 32° (2θ) – MgO (периклаз) 40° (2θ) – MgCl₂·6H₂O (бишофит) 50° (2θ) – MgSO₄·H₂O (eпсомит) 58° (2θ) – Остаточнiе фазi MgO Рис.3. Дифференsиально-термический анализ (ДТА) — длya исследованиya термостойкости. JOURNAL OF FOOD SCIENCE VOLUME 3, ISSUE 10, november 2025 ISSN: 2181-385X 169 100–200°C – Потерya адсорбированной водi. 300–400°C – Разложение гидратированнiх фаз (Mg(OH)₂ → MgO + H₂O). 600–800°C – Декарбонизаsиya магнезита (MgCO₃ → MgO + CO₂). 900–1100°C – Кристаллизаsиya периклаза MgO. Термогравиметрический анализ (ТГА) — длya изучениya потери массi образsов в зависимости от температурi. 100–200°C – Потерya адсорбированной водi (~2%). 300–400°C – Разложение гидроксидов (~5%). 600–800°C – Декарбонизаsиya MgCO₃ (~15%). 900–1100°C – Завершение удалениya летучих компонентов (~20%). Испiтаниya на прочност — измерение прочности на сжатие после 3, 7 и 28 суток твердениY. Определение водостойкости — испiтаниya на устойчивост образsов в воде при температуре 20°C в течение 28 суток. Результатi исследований обрабатiвали статистическими методами с использованием программного обеспечениya, анализируya средние значениya и стандартнiе отклонениya параметров прочности, водостойкости и фазового состава. Таблиsа 2 Минимальнаya прочность, водостойкость Состав Прочност 3 суток (МПа) Прочност 7 суток (МПа) Прочност 28 суток (МПа) Водостойкост (%) МВ 1 12.5 18.7 25.3 92.1 МВ 2 10.8 16.5 22.9 89.4 МВ 3 14.2 20.1 27.5 95.2 МВ 4 11.3 17.4 24.0 91.0 Анализ даннiх: 1. Прочность: o Наибольшуyu прочност на всех eтапах (3, 7 и 28 суток) демонстрирует состав МВ 3. o Наименьшуyu прочност имеет состав МВ 2. JOURNAL OF FOOD SCIENCE VOLUME 3, ISSUE 10, november 2025 ISSN: 2181-385X 170 o Все составi показiваyuт увеличение прочности со временем, что характерно длya вyaжуshих материалов. 2. Водостойкость: o Наивiсшаya водостойкост у состава МВ 3 (95.2%). o Наименьшаya водостойкост у состава МВ 2 (89.4%). o Все составi имеyuт водостойкост вiше 89%, что указiвает на их пригодност длya использованиya в условиyaх повiшенной влажности. Рис.4. Прочност и водостойкост составов • МВ 3 yaвлyaетсya наиболее оптимальнiм составом по прочности и водостойкости. • МВ 2 имеет самiе низкие показатели, что может ограничиват его применение в условиyaх вiсоких нагрузок или влажности. • МВ 1 и МВ 4 демонстрируyuт средние показатели и могут бiт использованi в менее требовательнiх условиyaх. На основе проведеннiх исследований оптимальнiм составом магнезиального вyaжуshего yaвлyaетсya в МВ 3, так как он обладает наивiсшей прочностyu на сжатие через 28 суток (27,5 МПа), а также хорошими показателyaми термостойкости и водостойкости. Даннiй состав обеспечивает сбалансированное сочетание фазового состава и механических свойств, что делает его наиболее перспективнiм длya практического применениY. Заклyuчение. Таким образом, вопрос получениya магнезиального вyaжуshего из вiсокомагнезиальнiх пород yaвлyaетсya наиболее изученнiм. Производство магнезиального вyaжуshего на основе вiсокоактивнiх доломитов, бруситов, магнезитов позволyaет достигнут значительного eкономического и eкологического eффекта как за счет снижениya температурi обжига и eмиссии углекислого газа в атмосферу, а также