ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
283 
 
sifting).  
Binding compositions were prepared by thoroughly mixing fine components. Strength properties were 
determined on samples with size 20x20x20 mm, made with dough of normal density. Phase composition of 
hardened materials evaluated by X – ray method of analysis.  
Structure of magnesium binders is unique by presence of magnesium oxide, which in comparison with  
calcium  oxide  is  slightly  soluble  and  slowly  reacts  with  water.  This  is  [4]    due  to  skinning  effect  Mg(OH)
2
, 
which is prevent from water penetration into deep into the grain binder. Hardenings of magnesia materials, 
mixing with water, do not have much practical value.  
With the introduction of salt (chloride or magnesium sulfate), into hardener significantly increased so-
lubility of magnesium oxide, increases degree of supersaturation and accelerates the crystallization of bru-
cite, forms hydroxide salt.  
Magnesium  binders,  mixing  a  solution  of  magnesium  chloride  hardens  rapidly,  are  highly  durable. 
Caustic  magnesite,  coupled  with  a  solution  of  magnesium  chloride  activates  siliceous,  aluminosilicate  and 
other  substances.  This  capability is  implemented  in the  magnesium  binder  compositions  using  natural  and 
anthropogenic materials. 
Activity of MgO in compositions depends on many factors. The nature of these factors requires clarifi-
cation.  Increasing  density  of  solution  MgCl
2 
in  the  limits
 
1150  –  1400  kg/m
3
  for  caustic  magnesite                 
(picture 1) limits or fully exclude formation of Mg(OH)
2
; provides growth of containing magnesium pentahy-
drate  oxychloride  Mg(OH)
2
·MgCl
2
·8H
2
O  («5  –  form»),  which  is  prevail  in  the  composition  of  crystalline  hy-
drate using solution with density 1250 –1400 kg/m
3
. 
A large proportion of the «5 – form» is formed in the early stages, providing a high rate of hardening 
stone. In the structure of binder аs part of a binder, mixing solutions of high density (1350 and 1400 kg/m
3
), 
identified hydrate 3Mg(OH)
2
·MgCl
2
·8H
2
O («3 – form») – magnesium trihydrate  oxychloride. 
Hydrate «3 – form» is formed by recrystallization of a small part of «5 – form». There is no clear rela-
tionship between the concentration of MgCl
2 
solution, and the degree of hydration of MgO. This indicates the 
dependence of activity MgO from content and structure of hydrates.  
Along  with  salt  solutions,  magnesium  binders  are  recommended  to  temper  with  acids  solution  HCl                
[4, 5]. To obtain comparative characteristics was used MgCl
2
 solution with density of 1250 kg/m
3
 and com-
plex solution (solution of MgCl:HCl:H
2
O – 2:1:1, volumetric parts). 
When tempering caustic magnesite with complex solution hydration level of MgO is increased on 6%. 
In  the  cured  binder  is  formed  Mg(OH)
2
.  A  content  of  magnium  pentahydrate  oxychloride  reduces  on  28%, 
which is lead to decreasing strength of the stone. Staying in the water samples twice reduces the proportion 
of  the  initial  MgO;  provides  a  significant  increase  quantity  of  Mg(OH)
2
.  There  is  a  part  of  hydrate 
5Mg(OH)
2
·MgCl
2
·8H
2
O in the water.  
        
 
Picture 1– Influence of sealer density on phase composition and strength  
of caustic magnesite stone (7 days) 
 
According to the X – ray analysis, in the stone, which was hardened 28 days, save up to 30% uncom-
 
 
1 – МgO 
 2 – Mg(OH)
2 
1 
2 
3 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
284 
 
bined MgO. Hardening of sulfate-magnesium binders is occur in initial hydration of magnesium oxide, which 
activity rises  with increasing portion of building plaster (table 1). The highest degree of hydration of MgO is 
typical for the first 7 days, later reactive ability of phase reduced.  
Effect of temper concentration on the activity of MgO sulfate-magnesium binders is inexpressively. In 
the structure of new formations is prevail 5Mg(OH)
2
·MgCl
2
·8H
2
O. In the low magnesia binders id formed also 
magnesium  hydrate  oxychloride  carbonate  Mg(OH)
2
·MgCl
2
·2MgCO
3
·6H
2
O.  Intensive  formation  of  magne-
sium hydrate complexes provides high strong characteristics of sulfate-magnesium binder.    
 
Table 1 – Containing phases in the hardened sulfate-magnesium binder 
Content 
semi-aquatic 
calcium sulfate, 
(%) 
Density of solu-
tion 
MgCl
2
, 
(kg/m
3
) 
Age,  
(days) 
The intensity of the reflection phase 
in the diffraction pattern, relation of units 
 
MgO 
0,148 (nm) 
 
 
5Mg(OH)
2
·MgCl
2
·8H
2
O 
0,196 (nm) 
 
  0 
1240 
28 
100 
100 
20 
28 
94 
140 
40 
28 
92 
225 
60 
28 
83 
250 
40 
1240 
  1 
102 
190 
40 
  7 
96 
210 
40 
28 
92 
225 
40 
90 
90 
185 
40 
1200 
7 
98 
165 
40 
1240 
7 
94 
210 
40 
1280 
7 
97 
260 
 
The  tendency  of  growth  activity  of  MgO  and  increasing  the  degree  of  its  transformation  into  hydrate 
oxychloride complexes safes while added to the caustic magnesite mineral component. Character of hydrate 
formation with participation MgO also depends on the composition of the mineral component. 
These  approve  results  of  investigations  binders  of  caustic  magnesite  (35%)  and  minerals  –  silicates 
(65%), tempered with solution of magnesium chloride with density 1220 kg/m
3
 (table 2). The highest degree 
of  conversion  of  magnesium  oxide  is  characteristic  for  compositions  containing  silicates  insular  structure 
(andradite and epidote), which are more prone to hydrolytic decomposition in a solution of magnesium chlo-
ride.  
 
Table  2  –  Influence  of  minerals  structure  on  phase  content  in  hardened  mixed  magnesium 
binders 
Mineral 
The intensity of the diffraction reflections of phases, (rel. units) 
MgO, 
0,148( nm) 
Mg(OH)
2, 
0,157 (nm) 
5Mg(OH)
2
·MgCl
2
·8H
2
O 
0,196 (nm) 
7 days 
80 days 
7 days 
80 days 
7 days 
80 days 
No 
100 
87 
100 
93 
100 
96 
Andradite  
43 
35 
29 
30 
93 
100 
Epidote 
53 
44 
33 
33 
116 
114 
Albite 
66 
47 
no 
no 
139 
161 
Diopside 
64 
52 
23 
25 
91 
99 
 
Magnesia  binders  are  differs  with  intense  hardening,  high  strength,  the  ability  to  use  anthropogenic 
materials. Effective magnesia composition which containing components of different composition and struc-
ture [6, 7]. 
Multicomponent structure of investigated materials includes various options for combining the compo-
nents in the preparation of molding compounds, characterized by a sequence of contacts. 
Purpose  of  work  –  to  study  the  effect  of  preparation  method  on  the  properties  of  magnesia-based 
composition of iron ore wastes. 
The object of research – the composition of the mixed magnesia binder and granular ore waste. As part of 
the mixed magnesia astringent 30% is caustic magnesite and 70% is from fine iron ore wastes. 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
285 
 
The influence of the method of preparation was investigated at various levels: the formation of the micro-
structure of the mixed binder and the formation of a macrostructure composition with granular ore wastes. 
In the first stage were studied three methods of preparation mixed magnesia binder: 
I – mixing a mixture of components (traditional technology); 
II – mixing caustic magnesite with magnesium chloride solution and subsequent addition of a mineral 
component; 
III  –  mixing  the  mineral  component  with  magnesium  chloride  solution  and  subsequent  addition  of 
magnesite. 
Influence of the preparation on the properties of the test results confirm the compositions of binder                    
(table 3).  
Increase strength characteristics of the binder is achieved by pre-treatment of wastes a mixing conducive 
hydrolysis minerals. 
Primary contact of caustic magnesite with a large volume contributes to a mixing transformation of the 
MgO and MgCl
2
 in magnesium pentagidrooksihlorid. As a result of weakening magnesia component activat-
ing effect on the mineral component. Proof of this can serve as the data on the effect of partial treatment of 
caustic magnesite. A limited number of magnesite (15% of total consumption), introduced in the preparation 
of salt solution without compromising the rheological properties of a mixing enrich it with magnesium ions. 
 
Table 3 – Effect of preparation method on the strength of the binder 
Way 
 
Compressive strength with compression in %, aged, days 
 
1 
 
3 
7 
14 
28 
I 
75 
82 
92 
95 
100 
II 
73 
85 
91 
93 
98 
III 
87 
92 
97 
103 
110 
 
Granular component – the inert component of concrete mixtures, but the role of primary contact of this 
ingredient in the preparation of molding compounds is often quite substantial. This is due to the influence of 
the  nature  of  the  granular  preparation  of  concrete  mixes  on  the  formation  and  the  state  contact  layer  be-
tween  the  aggregate  particles  and  the  binder  stone.  Structural  features  of  the  contact  layer  determine  the 
strength properties of composite materials and affect the durability of items. 
In  the  second  phase  investigated  the  following  methods  for  the  preparation  of  magnesium-based 
compositions of granular aggregates: 
1 – joint mixing all components of the mixture; 
2 – initial contact with a mixing aggregate for 2 to 3 minutes, stirring and the subsequent introduction 
of the mixed binder. 
Comparative  characteristics  of  the  properties  of  granular  compositions  obtained  in  different 
ways (picture 2) shows a tendency sealing and hardening of the composition while maintaining the 
primary contact of the particles ore wastes with a solution of magnesium chloride.  
 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
286 
 
1– fraction  «0,63 – 0,315» mm;  2 – fraction «1,25 – 0,63» mm; 
3 – fraction «2,5 – 0,315» mm;  4 – fraction «2,5 – 0,63» mm  
 
Picture 2 – Effect of preparation method on the properties of granular compositions 
 
 
 
 
Picture 3 – The structure of the composition by different preparation method 
 
This is confirmed by the results of studies granular compositions by electron microscopy (pic-
ture 3), showing a decrease of defects in the contact zones in the microstructure of the composites, 
increasing the proportion of crystalline hydrates in the border area. 
The role of primary contact of the granular component with a solution of magnesium chloride is deter-
mined to the process the surface of the particles of crushed material, and to free it from dust fractions, pre-
venting contact with the stone binder. When crushed rock and ore wastes, along with the desired fraction by 
fine dust-like particles content in the concrete mix are trying to limit. 
To  confirm  this  hypothesis,  was  prepared  concrete  mixture  on  technogenic  aggregate  of  initial  state 
and on the basis of ore wastes, washed from dust particles. Washing were subjected to separate fractions of 
waste ore dressing (table 4). Separation of dust particles from the aggregate grains can improve the strength 
of concrete (table 5). 
The results show that with decreasing grain size fraction increases the proportion of fines. This can be 
explained by the fact that smaller grains have greater force of attraction of the surface, so these grains most 
densely covered with fines. For a fraction of «0.14 - 0.315» mm mass loss account for nearly half, it may be 
1 
2 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
287 
 
due to the very small grain size fractions: small grain fractions can be carried out with water with the dust. In 
addition, during the classification in this fraction could concentrate a large amount of dust particles. The na-
ture of the influence on aggregate treatment depends on the proportion of fines. 
 
Table 4 – Effect of washing on the composition of the waste ore dressing 
Aggregate fraction, 
mm 
Mass, g 
Loss of filler by weight,% 
original 
washed 
0,14 – 0,315 
1000 
540 
46,0 
0,315 – 0,63 
834 
16,6 
0,63 – 1,25 
921 
7,9 
1,25 – 2,5 
962 
3,8 
2,5 – 5,0 
983 
1,7 
 
Table 5 – The effect of treatment on the strength of the filler composition 
Aggregate state 
Containing fraction (mm), % 
The proportion 
of magnesium 
chloride solution
Tensile strength, 
MPa, aged, days 
0,14 –
0,315 
0,315 – 
0,63 
0,63 –
1,25 
1,25 – 
2,5 
2,5 – 
5,0 
3  
28  
Washed  
– 
– 
– 
– 
100 
0,33 
13,50 
37,29 
Original 
– 
– 
– 
– 
100 
0,33 
11,29 
34,75 
Washed 
50 
50 
– 
– 
– 
0,60 
3,21 
10,42 
Original 
50 
50 
– 
– 
– 
0,64 
1,50 
6,56 
Washed 
– 
– 
50 
50 
– 
0,40 
7,60 
21,48 
Original 
– 
– 
50 
50 
– 
0,40 
7,82 
21,23 
 
Conclusion.  
Maximum speed of hydration magnesium oxide is typical for the initial period. In the stone of long har-
dening remains unconnected magnesium oxide, which participation in the hydrate is able to provide harden-
ing of the material structure. Staying binder stone in water environment is foster to more complete hydration 
of magnesium oxide.  
Most  activity  of  magnesium  oxide  is  obtained  in  the  mixed  binders.  Significant  amount  of  hydrate 
oxychloride complexes formed in magnesium compositions, formed hydrates based on other components. 
The activating influence of sulfate-magnesium binder on the hardening anthropogenic materials of dif-
ferent composition was established in the article. 
Pretreatment of anthropogenic component can improve the properties of magnesia compositions. 
 
References:  
1  Kaschuk  I.V.,  Vereschagin  V.I.  Water-resistant  magnesium-containing  binders  combined  with  the 
use of iron-diopside rocks // News of HEIs. Building. –1998. – № 6. P. 54  – 58. 
2 Miryuk O.A.,  Akhmetov I.S. Binders from technogenic raw. – Rudny: RII. – 2002. –  250 p. 
3  Khudyakova  T.M.,  Verner  V.F.,  Groshev  V.A.  Obtaining  a  water  resistant  binder  //  News  of  Ka-
zakhstan science. – 2002. –№ 3. – P. 51 – 54. 
4 Paschenko A.A., Serbin V.P., Starchevskaya E.A. Binding materials. – Kiev: High school. – 1975. –  
444 p. 
5 Philosophof P.P. Local dolomite binder substances. – М.: Stroyizdat. –1984. –  92 p. 
6 Lytkina Е. V. Xylolite crystallit and building materials using composite magnesia binder, containing 
present-diabase // Proceedings of the universities. Building. 2010. №9. P.  26 –29. 
7  Miryuk  О.А.  Hardening  and  porization magnesian  compositions  //  Sсience  and  world.  International 
scientific Journal. 2014. № 2 Vol. I. Р. 170 – 174. 
 
 
 
 
 
 
 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 

жүктеу/скачать 39,27 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: