книги из ГПНТБ / Тимашев В.В. Технический анализ и контроль производства вяжущих материалов и асбестоцемента учеб. пособие
.pdfВ. В. ТИМАШЕВ, В. Е. КАУШАНСКИИ
Т Е Х Н И Ч Е С К И Й А Н А Л И З
ИК О Н Т Р О Л Ь
П Р О И З В О Д С Т В А
ВЯ Ж У Щ И Х М А Т Е Р И А Л О В И А С Б Е С Т О Ц Е М Е Н Т А
Допущено Министерством промышленности
строительных материалов СССР
в качестве учебного пособия для техникумов
промышленности строительных материалов
М О С К В А |
С Т Р О И И З Д А Т |
1 9 7 4 |
У ДК 066.9.017(075.3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Р е ц е н з е н т ы : |
директор |
Амвросневского |
инду |
||||||||||
|
стриального |
техникума |
А. И. Кор-Оглы, преподаватель |
||||||||||||
|
Брянского |
вечернего |
|
индустриального |
|
техникума |
|||||||||
|
М. В. Ащеулова. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Тимашев |
В. В., Каушанский В. Е. Технический |
ана |
|||||||||||
|
лиз и контроль производства вяжущих материалов и |
||||||||||||||
|
асбестоцемента. |
Учеб. |
пособие |
для |
техникумов. М., |
||||||||||
|
Стройиздат, |
1974. 280 с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
В практикуме рассмотрены общие для всех вяжу |
|||||||||||||
|
щих |
материалов |
методы |
определения их |
химического |
||||||||||
|
состава. Приведены |
способы |
расчета |
сырьевых |
смесей |
||||||||||
|
для |
получения вяжущих |
веществ и наиболее |
важные |
|||||||||||
|
методики |
исследования |
|
структурно-механических |
|||||||||||
|
свойств |
сырьевого |
шлама. |
Описаны |
основные |
методы |
|||||||||
|
определения строительно-технических и физико-химиче |
||||||||||||||
|
ских свойств вяжущих веществ п асбестоцементпых ма |
||||||||||||||
|
териалов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Книга должна служить учебным пособием для уча |
|||||||||||||
|
щихся технологических специальностей техникумов про |
||||||||||||||
|
мышленности |
строительных |
материалов, |
она |
может |
||||||||||
|
быть использована в работе преподавателями |
технику |
|||||||||||||
|
мов и |
инженерно-техническими |
работниками |
заводов. |
|||||||||||
|
|
Табл. 33, рис. 77, список лит.: |
21 назв. |
|
. |
|
|
||||||||
|
|
|
|
I |
|
Г О С . П У Б Л И Ч Н А Я |
Л |
|
|
||||||
© |
Стройиздат, .974 |
|
p |
H |
^ |
^ |
g |
^ |
^ |
^ |
L |
l |
|||
„ |
0329—224 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
= |
158-74 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
047(01)—74
*3 -30Я£5&^
Владимир Василъепич Тнмашсв Владимир Ефимович Каушанский
ТЕ Х Н И Ч Е С К И Й А Н А Л И З
ИК О Н Т Р О Л Ь П Р О И З В О Д С Т В А
ВЯ Ж У Щ И Х М А Т Е Р И А Л О В
И АСБЕСТОЦЕМЕНТА
Редактор |
издательства М. С. Т го т ю и п к |
||||||
Внешнее |
оформление |
художника А. А. К о л е с н и к о в а |
|||||
- Технически]') редактор |
В. Д . П а в л о в а |
||||||
Корректоры |
Е . . Н. К у д р я в ц е в а , |
Л . С. Р о ж к о в а |
|||||
Сдано в набор |
28/ Ш 1973 |
г. |
Подписано к печати 31/V 1973 г. |
||||
Т-09514. |
|
Формат 84Х108'/з-. |
|
Бумага типографская № 2. |
|||
14,7 усл . печ. л . |
(15,2 V4.-изд. л.) |
Тираж 7000 экз. И з д . № ЛШ - 2911 . |
|||||
Зак. № 2 0 1 . |
Цена 61 коп. |
|
|
|
|||
Стройиздат |
|
|
|
|
|
|
|
103777, Москва, |
Кузнецкий |
мост, д. |
9 |
||||
Владимирская |
типография |
Согозполнграфпрома |
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по д е л а м издательств, полиграфии и книжно!) торговли Гор. Владимир, ул. Победы, д . 18-С.
П Р Е Д И С Л О В И Е
Современное производство вяжущих материалов и изделий на их основе — сложный и многостадийный про цесс. Качество получаемых продуктов и полуфабрикатов в значительной степени определяется правильным выбо ром технологических параметров и четким их соблюде нием. Поэтому контроль различных характеристик ма териала на отдельных стадиях его производства — необ ходимая составная часть технологического процесса.
Для контроля широко используются различные хи мические, физико-химические, физико-механические методы анализа.
Специалисты, оканчивающие техникумы, должны знать современные методы испытания вяжущих мате риалов и асбестоцемента и уметь проводить эти испыта ния в лабораторных и заводских условиях.
В данной книге, являющейся учебным пособием, да но описание наиболее важных методов исследования химических, физических и технологических свойств порт ландцемента, извести, гипса, асбестоцемента. Описанию всех методов предшествует краткое пояснение их теоре тических основ. Содержание Лабораторных работ и ме тодики их провеДен'ия.^йзлржены-в- соответствии с требо ваниями действующих "ГОСТб'в'д Технических условий. Физико-химические методы анализа, рассмотренные в I части книги на примере исследования цемента, в равной мере могут быть использованы и при изучении асбесто цемента ( I I часть книги).
При описании лабораторных работ дается подробная характеристика оборудования и материалов, поскольку знание приборов и объектов исследования является за логом правильного проведения исследования и получе ния точных результатов.
Лабораторные работы тесно увязаны с теоретическим курсом по технологии вяжущих веществ и изделий из них, составляя вместе с ним единое целое в подготовке ква лифицированных специалистов.
|
Разделы I — I I I (§9—12) первой части |
и §1—6 вто |
|
рой |
части написаны В. Е. КАУШАНСКИМ, |
а разделы |
|
I I I |
(§ |
1—8) и IV первой части и §7—12 второй части — |
|
В. В. |
ТИМАШЕВЫМ. |
|
1*
Часть |
I. |
ТЕХНОЛОГИЯ |
|
ВЯЖУЩИХ |
МАТЕРИАЛОВ |
||
Р а з д е л I. ПОЛУЧЕНИЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА |
|||
Портландцементом |
называется |
гидравлическое вя |
|
жущее вещество, получаемое |
путем |
совместного тонко |
го измельчения клинкера с гипсом и добавками, и твер деющее на воздухе и в воде.
Портландцементный клинкер получают обжигом до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка и гли ны или некоторых других материалов. При этом обес печивается преобладание в клинкере силикатов кальция. Химико-минералогический состав портландцемеитного клинкера характеризуется содержанием различных окис лов и минералов в %, а отношения между ними выража
ются следующими показателями. |
|
|
|
||
К о э ф ф и ц и е н т |
н а с ы щ е н и я |
к р е м н е з е м а |
|||
и з в е с т ь ю |
(КН). Этот показатель |
представляет |
собой |
||
отношение |
количества |
окиси кальция |
в |
клинкере, |
фак |
тически связанной кремнекислотой, к ее количеству, тео ретически необходимому для полного связывания кремнекислоты в трехкальциевый силикат:
КИ - |
СаОрбщ — С а О |
с в о б — 1,65А1а 0 |
3 —0,35Feg O3 |
—0.7SO3 |
m |
Д |
2 . 8 ( S i 0 2 o 6 l u - S i 0 2 c B o 6 ) |
' W |
|
При расчетах |
сырьевой смеси пользуются |
упрощен |
|||
ной формулой коэффициента насыщения |
|
||||
|
„ „ _ |
СаО — 1,65А12 03 |
— 0,35Fe2 O3 |
|
|
|
~~ |
2,8Si02 |
|
' |
' |
Величина |
КН в промышленных |
клинкерах находится в |
|||
пределах |
0,81—0,95. |
|
|
|
|
С и л и к а т н ы й ( к р е м н е з е м н ы й ) |
м о д у л ь . Этот |
||||
модуль представляет собой отношение |
процентного со |
держания в клинкере кремнекислоты к сумме процентно го содержания окислов алюминия и железа
п = |
%SiO, |
|
|
( |
|
% A l A + % F e s O , |
|
|
|
Величина этого модуля находится |
в пределах |
1,7—3,5. |
||
Г л и н о з е м н ы й |
м о д у л ь . Этот |
модуль |
представляет |
|
собой отношение |
процентного содержания |
в |
клинкере |
4
окиси алюминия к процентному содержанию окиси же леза
%Fe2 03
Величина этого модуля находится в пределах 1—2,5. Несмотря на некоторую упрощенность, расчетные
формулы позволяют рассчитать |
состав сырьевой смеси |
и ими пользуются на заводах. Регулярность проведения |
|
расчетов зависит от однородности |
сырья, на котором ра |
ботает |
завод. |
|
|
|
Как |
правило, расчет проводится при переходе на но |
|||
вую выработку |
в карьере, |
при проектировании завода, |
||
при |
контроле правильности |
состава сырьевой смеси. |
||
§ |
1. РАСЧЕТ |
ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОЙ |
СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ
Для получения портландцементного клинкера нор мального состава и правильного ведения процесса клинкерообразования сырьевая смесь должна быть составле на из точно рассчитанных и отмеренных количеств от дельных компонентов — известняка, глины, огарков и т. д. Расчет сырьевой смеси заключается в установлении на основе химического анализа этих компонентов их со- • отношения в общей сырьевой смеси.
Химическим анализом определяют процентное содер жание основных окислов: Si02 , А12 03 , Fe2 03 , CaO, MgO, SO3 и потерь при прокаливании. Если в сырье имеется закись железа FeO и закись марганца МпО, их содержа ние пересчитывают на Fe203 и М.П2О3 и прибавляют к Fe203. При этом пересчетный коэффициент для FeO со ставляет 1,1114, для МпО 1,1127. Для удобства расче тов сумму всех окислов в каждом компоненте приводят к 100%. Если эта сумма больше 100%, то значение каж дого окисла следует умножить на коэффициент, полу чаемый делением 100 на сумму окислов, полученную в результате химического анализа. Если сумма окислов меньше 100%, то удобнее довести ее до 100 путем вклю чения в состав компонента «прочих» соединений (если сумма отличается от 100% не более чем на 1%).
Расчет портландцементной сырьевой смеси ведут в основном с использованием коэффициента насыщения КН и модулей: силикатного п и глиноземного р. Иногда
5
требуется рассчитать сырьевую смесь, исходя из задан ного минералогического состава клинкера. В этом случае на основе минералогического состава рассчитывают хи мический состав клинкера, а затем следует обычный рас чет с использованием КН, п и р.
Расчет сырьевой смеси по модулям и КН. Рассмот рим формулы для расчета сырьевой смеси. Введем вна чале сокращенные обозначения окислов (табл. 1).
Т а б л и ц а |
1. Сокращенные |
||
Окислы |
га ё |
первомВ |
компонен те |
|
S |
В сырье |
|
|
к а |
вой смеси |
|
|
|
|
|
СаО |
С |
Со |
Ci |
S i 0 2 |
S |
S0 |
Si |
А Ш 3 |
А |
А0 |
Ах |
Fe a 0 3 |
F |
F 0 |
F i |
обозначения основных окислов
Вовтором компоненте |
третьемВ компо ненте |
В |
золеВ |
топлива |
|
|
четвер |
|
|
|
|
том ком |
|
|
|
|
|
поненте |
|
с 2 |
с 3 |
с , |
|
А„ |
s3 |
s 4 |
•< |
А 3 |
А., |
||
р ; |
Fs |
|
|
Формула для расчета двухкомпонентной сырьевой смеси по КН. Допустим, что для получения сырьевой смеси с заданным значением КН на одну весовую часть второго компонента (глинистого) требуется X весовых частей первого компонента (известнякового). В этом слу чае
_ |
I компонент _ |
(2, 8KHS2 + 1,65А2 - f 0,35F2 ) — С 2 |
, ~ |
|
~ |
I I компонент ~ |
Cj — (2,8KH-S1+ |
1,65АХ + 0.35FJ |
|
Двухкомпонентную сырьевую смесь можно использо вать в том случае, если получаемый при этом клинкер характеризуется модулями, значения которых лежат в допустимых пределах. Однако такое сырье встречается сравнительно редко, поэтому необходимо вводить третий компонент для получения клинкера нужного состава. Вы бор этого компонента определяется тем, как следует из менить тот или иной модуль. Если, например, при расчете двухкомпонентной сырьевой смеси значение силикатного модуля будет слишком большим, то необходимо его сни зить, вводя такие компоненты, как пиритные огарки, ко лошниковую пыль и др., богатые окисью железа или окисью алюминия. Когда необходимо повысить силикат ный модуль, третий компонент должен представлять со бой кремнеземистый материал: опоку, трепел и т. д. Ес-
6
Ли же необходимо изменять оба модуля, то приходится вводить и железистую и кремнеземистую добавку. В ито
ге при этом получается четырехкомпонентная сырьевая |
|
смесь. |
|
Ф о р м у л ы д л я р а с ч е т а |
т р е х к о м п о н е н т - |
н о й с ы р ь е в о й с м е с и . При |
расчете трехкомпонент- |
ной сырьевой смеси задаются двумя параметрами: коэф фициентом насыщения и силикатным или глиноземис тым модулем. Допустим, что требуется рассчитать трехкомпонентную сырьевую смесь по значениям коэффици ента насыщения и силикатного модуля. Считаем, что на одну весовую часть третьего компонента приходится А' весовых частей первого компонента и Y весовых частей второго.
Пользуясь формулами коэффициента насыщения и силикатного модуля, получаем систему двух уравнений с двумя неизвестными :
X (С^ — 2.8S! КН — 1,ЬЬкх — 0,35FX) -f У(С2 —
— 2.8S2 КН — 1,65А2 |
— 0,35F2) = 2,8S3KH |
+ |
||
|
f 1,65A3 |
+ |
0,35F 3 - C 3 ; |
|
X (S1 |
— n A J. - riFj) |
+ Y (S2 — nA2 — nF2) = |
||
|
= nA3 |
-[- n¥3 — Ss. |
|
|
Примем для удобства |
расчетов следующие |
сокраще |
||
ния: |
|
|
|
|
fll |
= С. — 2,8S1 |
КН — 1,65АХ — 0,35Fi ; |
|
|
b1 |
= С2 — 2,8S2 КН — 1,65А2 - 0,35F2; |
|
d = 2,8/СЯ S3 + 1,65А3 + 0,35F3 - С3 ; a2 = S± — nkx — nFx ;
b2 = S2 — nA2 — nF2; c2 = nAs + nF3 — S3.
Тогда:
X |
= |
C l & 2 ~ C 2 U |
L ; |
(6) |
|
|
ax b2 — a2 |
bx |
|
у |
a |
lc 2 — a 2 c |
l |
^J^ |
a i b2 — o2 &i
При расчете трехкомпонентной сырьевой смеси по за данным значениям коэффициента насыщения и глино-
7
земного модуля можно пользоваться теми же уравнения ми (6) и (7). В этом случае значения а ь Ьх и с\ остаются прежними, а для а2, Ь% и Сг принимаем:
h = PF2 — A3 ;
Ct = Aa — pF3 .
П р и м е р р а с ч е т а т p e x к о м п о п e п т и о й с ы р ь е в о й
|
с м е с и |
|
|
|
Требуется |
рассчитать сырьевую смесь для получения клинкера |
|||
с /Ш = 0,8 и |
п = 3,3. Химический |
состав |
сырьевых |
материалов при |
веден в табл. 2. |
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2. Химический |
состав |
сырьевых |
материалов |
|
|
(приведенный к 100%) |
|
Компонент |
S i O . А 1 . 0 3 F e . 0 3 СаО MgO S 0 3 П.п.п. |
Про чие
Сумма
Известняк-1 |
0,18 |
0,28 |
0,09 |
54,78 |
0,65 |
0,31 |
43,62 |
0,09 |
100,00 |
Глина-П |
48,90 |
14,46 |
10,77 |
2,51 |
2,26 |
3,82 |
13,96 |
3,31 |
100,00 |
Трепел-Ш |
77,56 |
6,27 |
1,83 |
4,99 |
1,13 |
0,56 |
6,08 |
1,58 |
100,00 |
Поскольку силикатный модуль глины равен 1,93, т. е. меньше заданного, в качестве третьего компонента необходимо взять высо кокремнеземистую добавку, в данном случае трепел. По уравнени ям (6) и (7) определяем соотношение компонентов в сырьевой сме си, предварительно подсчитав значения соответствующих коэффи циентов.
аг |
= |
54,78 —2,8-0,8-0,18 — 1,65-0,28 — 0,35-0,09 = |
53,89; |
|
|||||
= |
2,51 —2,8-0,8-48,90— 1,65-14,46 — 0,35-10,77 = |
— 134,67; |
|||||||
сх = |
2,8-0,8-77,56 + |
1,65-6,27 + 0,35-1,83 — 4 , 9 9 = |
179,73; |
|
|||||
|
|
а 2 |
= |
0,18 — 3,3-0,28 — 3,3-0,09 = — 1,03; |
|
|
|||
|
|
62 |
= |
48,90 — 3,3-14,46 — 3,3-10,77 = — 34,34; |
|
||||
|
|
с2 = 3,3 - 6,27+ 3,3-1,83 — 77,56 = — 50,84. |
|
|
|||||
Подставляя |
полученные величины в уравнения (6) и |
(7), полу |
|||||||
чаем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
i компонент |
_ |
179,73 (— 34,34) — (—50,84) (— 134,67) |
_ |
|||||
|
I I I компонент |
~~ |
53,89 (—4,34) — (—1,03) (— 134,67) |
~~ |
|||||
|
|
|
|
|
|
= |
6,54; |
|
|
|
I I |
компонент |
|
53,89 (— 50,84) — (— 1,03) 179,73 |
|
||||
|
I I I |
компонент |
|
53,89 (— 34,34) — (— 1,03) (— 134,67) |
= |
||||
|
|
|
|
|
|
= |
1,28. |
|
|
8
Следовательно, на I вес. ч. трепела требуется 6,54 вес. ч. изве стняка п 1,28 вес. ч. глины. В процентном выражении это дает сле дующие значения:
6,54 количество известняка 6,54 + 1,28 + 1100 = 74,15%;
1,28 количество глины 6,54 + 1,28+1 •100=14,51%:
количество трепела |
100 =11,34% . |
^6,54 + 1,28 + 1
Подсчитываем состав сырьевой смеси и клинкера (табл. 3). Проверяем правильность расчета:
|
|
63,98—1,65-4,65—0,35-2,83 |
0,8; |
|
|
||||||
|
КИ = — |
|
• |
• |
|
' |
— = |
|
|
||
|
|
|
|
2,8-24,67 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
п = |
|
24,67 |
= |
3,3. |
|
|
|
|
|
|
|
4,65 + |
2,83 |
|
|
|
||||
Полученные значения совпали с заданными. Это свидетельству |
|||||||||||
ет о правильности расчета. |
|
|
|
|
|
|
1 т клин |
||||
Рассчитаем |
расход |
сухих |
сырьевых |
компонентов |
на |
||||||
кера: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
3. Химический |
состав сырьевой смеси |
и клинкера |
||||||||
Компоненты |
|
|
S i O . |
|
|
А 1 . 0 3 |
F e , O a |
CaO |
|||
74,15 вес. ч известняка |
. |
|
0,13 |
|
|
0,21 |
0,07 |
40,62 |
|||
14,51 вес. ч |
глины . . |
. |
|
7,10 |
|
|
2,10 |
1,56 |
0,36 |
||
11,34 вес. ч |
трепела . |
. |
|
8,79 |
|
|
0,71 |
0,21 |
0,57 |
||
Сырьевая смесь . . . |
. |
16,02 |
|
|
3,02 |
1,84 |
41,55 |
||||
Клинкер |
|
|
|
24,67 |
|
|
4,65 |
2,83 |
63,98 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 3 |
||
Компоненты |
|
MgO |
SO, |
П. п. п. Прочие |
Сумма |
||||||
74,15 вес. ч известняка |
. |
0,48 |
0,23 |
32,34 |
0,07 |
74,15 |
|||||
14,51 вес. ч |
глины . . |
. |
0,33 |
0,55 |
2,03 |
0,48 |
14,51 |
||||
11,34 вес. ч |
трепела . |
. |
0,13 |
0,06 |
0,69 |
0,18 |
11,34 |
||||
Сырьевая смесь . . . |
. |
0,94 |
0,84 |
35,06 |
0,73 |
100,00 |
|||||
Клинкер |
|
|
|
1,45 |
1,29 |
|
1,13 |
100,00 |
~
9