РАЗДЕЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика применяемых в исследованиях материалов
Для приготовления смесей, рассчитанных на получение портландцементного
клинкера, в качестве сырьевых компонентов использовались известняк
Докучаевского флюсо-доломитового комбината, доменный гранулированный шлак
Днепровского металлургического комбината им. Ф.Э. Дзержинского (ДМКД),
колошниковая пыль Днепропетровского металлургического завода им. Петровского,
ставролитовый концентрат Верхнеднепровского горно-обогатительного комбината,
положская глина. Химический состав материалов приведен в табл. 2.1.
При определении гидравлической активности синтезированных клинкеров с целью
регулирования сроков схватывания цементов использовался гипсовый камень
Артемовского месторождения.
Известняк и гипсовый камень, представлены в виде кусков со средним диаметром,
равным 30 мм, а глина и доменный гранулированный шлак – 10 мм.
Ставролитовый концентрат и колошниковая пыль представлены зернами естественной
крупности (преимущественно размеры менее 200 мкм).
Для установления гранулометрического состава указанных выше компонентов был
проведен их ситовый анализ, результаты которого приведены в табл. 2.2 и 2.3 и
рис. 2.1-2.4.
Таблица 2.1
Химический состав компонентов сырьевой смеси, мас.%
Материал
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
ППП
Известняк
3,00
1,12
0,86
52,58
1,53
0,00
40,91
100,00
Доменный гранулированный шлак (ДГШ)
38,07
5,40
0,48
48,13
6,30
1,63
0,00
100,00
Ставролитовый концентрат
32,03
49,18
15,39
1,49
1,19
0,73
0,00
100,00
Глина
49,64
30,72
5,35
0,92
0,62
0,00
12,75
100,00
Колошниковая пыль
10,80
2,10
43,24
10,98
2,86
0,20
29,82
100,00
Таблица 2.2
Характеристика дисперсности известняка и доменного гранулированного шлака
Наименование материала
Характеристика дисперсности
Размер ячейки сита, мм
Модуль крупности
Средне-медианный диаметр,
мм
Средне-взвешенный диаметр,
мм
10
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
0,08
Известняк
Частный остаток, %
18,8
19,8
15,1
8,0
9,3
7,8
7,8
7,4
3,16
3,10
5,18
Полный остаток, %
18,8
38,6
53,6
61,7
71,0
78,8
86,6
94,0
Проход через сито, %
81,2
61,4
46,4
38,3
29,0
21,2
13,4
6,0
Доменный гранулированный шлак
Частный остаток, %
30,0
42,0
18,6
7,0
1,2
0,6
3,89
1,90
2,13
Полный остаток, %
30,0
72,0
90,6
97,6
98,8
99,4
Проход через сито, %
70,0
28,0
9,4
2,4
1,2
0,6
а)
б)
Рис. 2.1 Частная характеристика известняка (а) и доменного гранулированного
шлака (б)
1 – на меньшем диаметре класса;
2 – на среднем диаметре класса;
3 – столбиковая диаграмма
а)
б)
Рис. 2.2 Суммарная характеристика крупности известняка (а) и доменного
гранулированного шлака (б):
1 – по суммарным остаткам;
2 – по суммарным проходам
Таблица 2.3
Характеристика дисперсности колошниковой пыли и ставролитового концентрата
Наименование материала
Характеристика дисперсности
Размер ячейки сита, мм
Модуль крупности
Средне-медианный диаметр,
мм
Средне-взвешенный диаметр,
мм
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
0,08
Колошниковая пыль
Частный остаток, %
0,38
11,12
29,48
33,57
0,41
0,10
0,17
Полный остаток, %
0,38
11,50
40,98
74,55
Проход через сито, %
99,62
88,50
59,02
25,45
Ставролитовый концентрат
Частный остаток, %
3,64
43,70
47,89
0,47
0,15
0,18
Полный остаток, %
3,64
47,34
95,23
Проход через сито, %
96,36
52,66
4,77
а) б)
Рис. 2.3 Частная характеристика колошниковой пыли (а) и ставролитового
концентрата (б)
1 – на меньшем диаметре класса;
2 – на среднем диаметре класса;
3 – столбиковая диаграмма
а)
б)
Рис. 2.4 Суммарная характеристика крупности колошниковой пыли (а) и
ставролитового концентрата (б):
1 – по суммарным остаткам;
2 – по суммарным проходам
Для установления минералогического состава шлаков был осуществлен их
рентгенофазовый анализ с применением дифрактометра ДРОН–3 (СuKa-излучение).
Анализу подвергались шлаки, предварительно измельченные до полного прохода
через сито №008. Исходный шлак (рис.2.5, а) обладает практически полной
рентгеноаморфностью, что свидетельствует о преимущественном содержании в нем
стеклофазы. С целью определения минералогического состава шлак подвергался
термической обработке при 13000С с двухчасовой изотермической выдержкой при
указанной температуре и последующем медленным его охлаждением (рис. 2.5, б). По
минералогическому составу его можно отнести к мелилито-псевдоволластонитовому,
при этом мелилит близок по составу к окерманиту (d = 0,421; 0,368; 0,320;
0,303; 0,282; 0,251; 0,241; 0,203; 0,192; 0,186; 0,164 нм). Псевдоволластониту
характерны следующие дифракционные максимумы: d = 0,350; 0,320; 0,218; 0,198;
0,182 нм.
Дифференциально-термическим анализом молотого шлака с дисперсностью,
характеризуемой остатками на сите №008 8, 14 и 20 мас.% (рис. 2.6),
установлено, что температуры его кристаллизации и плавления составляют
850-870оС и 1200-1220оС, соответственно, при этом большему значению
дисперсности соответствует меньшая температура.
В минералогическом отношении карбонатный компонент (рис. 2.7, 2.8) представлен,
в основном, кальцитом, с присущими для него значениями дифракционных максимумов
(d = 0,302; 0,248; 0,227; 0,208; 0,191; 0,160; 0,152; 0,144 нм). Наличие
данного минерала также подтверждается эндотермическим эффектом при температуре
890оС, который характеризует разложение СаСО3.
Рентгенофазовый ан