автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Использование конвертерного шлака в производстве портландцементного клинкера, свойства цементов и бетонов

тЛ о Ч 9 I

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ИНЖЕНШЮ-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСЖЕУТ

На правах рукописи .' С АЛЕЛ АРКАДИЙ. АРКАДЬЕВИЧ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНВЕРТЕРНОГО ШЛАКА В ПРОИЗВОДСТВЕ ПОРТЛАКЩЕМЕШЮГО КЛИНКЕРА, СВОЙСТВА ЦЕМЕНТОВ И БЕТОНОВ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

05.17.II - Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск - 1992

.' .л л

V • ( • ч.'

г

Работа выполнена на кафедре химической технологии вяжущих материалов Днепропет^вского хлшпсо-технологяческого института

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

. Ведущая организация:

Защита состоится СкЛср-ёл^х. 1992 г. в ^^ час.

на заседании-специализированного совета К 068.32.02 в Днепропетровском инженерно-строительном институте по адресу: 320631,ДШ, Днепропетровск, ул.Чернышевского, 24-а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДИСК Автореферат разослан 1992 г.

доктор технических наук, профессор М.Д.щЕГЛОЗА

доктор технических наук, профессор Л.С.САВИН

кандидат технических наук, доцент Н.В.ШПИРЬКО

Днепроцзеркинский цементный завод

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н.,доцент

А.К.Карпухина

I "ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

1 Актуальность работы. Внедрение зн&рго- и ресуроосверегаю-• щях технологий в цементное производство предопределяет использование отходов различных отраслей промышленности. Их' использование позволит повысить экономическую эффективность производства,' снизить расход природного сырья, частично решать экологические-проблемы.

Наметившиеся тенденции а сокращении поставок цементным заводам традиционно применяемое железосодержащих корректирующих добавок ставят вопрос об изыскании и использовании в цементном производстве нетрадиционных железосодержащих добавок.' Такими добавками в условиях Придкепровско-Донецкого региона могут быть конвертерные шлаки, выход которых только на Днепровском металлургическом'комбинате составляет около 450 тыс.т в год. В настоящее врзмя конвертерные шлаки не находят широкого приыене-.-ния и частично используются для подсыпки внутризаводских дорог.

Работа выполнена по заданию Главцемента СССР К П-17К "Разработать технологию использования в качестве железосодер-. жащей добавки в сырьевую смесь сталеплавильных шлаков и распирать базу использования других отходов, предприятий черной металлургии" .

/ Ие.чь и задачи исследования. Цолью данной работы является исследование возможности использовайия коньертерных шлаков в качестве компонента сырьевой смеси при производстве портланд-цементного клинкера.

Для достижения поставленной цели необходимо решить сле-дущие основные задачи:

- изучить влияние оксидов железа, магния и марганца, входящих в состав конвертерных шлаков, на структуру и свойства трехкальциевого силиката;

- исследовать механизм и кинетику- минералсобразования при обжиге смесей, содержащих конвертерный шлак;

- исследовать влияние конвертерного шлака на строительно-технические свойства цементов;

- провести полупромышленные и промышленные испытания.

- установлено, что комплексная добавка, содержащая оксида железа, магния и марганца, стабилизирует при обычной температуре моноклинную полиморфную модификацию трехкальциевого силиката;

- замещение кальция в узлах кристаллической решетка п^чмвоными лонами приводит к уменьшению параметров кристаллической решетки г объема элементарной ячейки и увеличению его гидравлической активности;

- ври обжиге смесей, содержащих' конвертерный шлак, формирование минералогического состава клинкера осуществляется за счет температурных превращений кальциймагниевых силикатов шлака с образованием промежуточных метастабильных высокореакционных

' соединений, обеспечивающих высокую скорость прохождения твердо-■ фазных реакций с образованием при 1200°С трехкальциевого силиката; появление дополнительного количества жидкой фазы в результате плавления койв&ртерного шлака (1300°С) -заметно ускоряет процесс клинкерообразования;

. - гидравлическая активность клинкера, полученного с использованием конвертерного шлака, позволяет получать помолом в замкнутом цикле шлакопортландцемент ШПЦ М400 при соотношении компонентов в цементной шихте, соответствующем получению шлакопорт-ладдцемента ШПЦ М300 в открытом цикле.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

- разработаны составы сырьевых смесей для получения порт-ландцементного клинкера, .содержащие в качестве железосодержащей корректирующей добавки конвертерный шлак;

- использование конвертерных шлаков расширяет сырьевую ба-чу отрасли, и снижает-расход природных сырьевых материалов.

Освоение технологии осуществлялось на опытном заводе ' НИИЦемента г.Москва и Днепропетровском цементном заводе. Эконо-. мический. эффект от использования конвертерного шлака в качестве .компонента сырьевой смеси на Днепропетровском цементном заводе составил 0,24 руб/т цемента или 16695 рублей в год в ценах '1990 года.

Агт^г^пид работы. Основные результаты исследований были доложены на 17 научно-технической конференции, г.Таллинн, 1986 г., Всесоюзной конференции г.Белгород, 1987 г., УТ Всесоюзном совещании г.Ленинград, 1988 г.; Всесоюзной научно-технической конференции г.Днепропетровск, 1991 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ. Подучены одно авторское свидетельство и одно положительное решение на выдачу авторского свидетельства.

Об^ем работы.- Диссертационная работа изложена на 177 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок, 33 таблица и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Аналцткчесщ1? офзор литературы

Рассмотрено современное состояние использования железосодержащих корректирующих добавок при обяиге портлавдцементяиА-и клинкера, их влияние на технологические свойства сырьевых смесей, структуру клинкера и строительно-технические свойства цементов. В связи с тем, что конвертерные шлаки содержат в своем составе '• значительное количество нелеза (П). магния и марганца.(П), рассмотрено их частное и совместное влияние на образование, стабилизацию и гидравлическую активность минералов портландцементного клинкера.

На основании литературных данных осуществлен выбор направления исследований, который заключается в изучении совместного влияния комплекса оксидов келёза, магния и марганца на структуру .и свойства трехкальцаевого силиката и исследование процессов клинкерообразования и свойств цементов при использовании конвертерных шлаков.

Экспериментальная часть

Метопы исследования. Оизико-хшкческие исследования про-' водились с применением'химического, дифрактометрического, термического, микроскопического, ИК-спектроскоплческого и микрореыт-геноспектрапьного методов анализа.

Физико-механические испытания цементов проводились по -ГОСТ 310.1-3.76 и ГОСТ 310.4-31, бетонов - по ГОСТ 10180-85.

Похоцрые материалы. 3 качестве- исходных материалов для лабораторных исследований использовались оксид кальция (для люминофоров), оксид кремния, железа (П),-магния и марганца Ш) марки "ч". Такяе использовались материалы, применяемые на Криворожском цеиентно-горном комбинате (КЦПС), Днепродзержинском (ДЦЗ) и Подольском (ЩЗ) цементных заво.дах. В качестве железосодержащей добавки использовались как пиритные огарки и колошниковая пыль, так я конвертерный шлак Днепровского металлургического комбината (ДМК). Химический состав шлака приведен в табл.1.

. Тешвратура плавления шлака - 1300°С.

.•- Таблица I

:. Химический состав конвертерного шлака, масо.%

. ^ т ГеО СаО ' М /40 Р|0 Сумма

16,30 3,40 10,26 •19,31 36,75 9,93 2,44 0,10 0,10 99,19

■ Исследована размалываемость конвертерного шлака в сравнении с извеотнйком'Еленовского месторождения и доменным гранулированный, шлаком, а также изучено влияние конвертерного шлака на формирование гранулометрического состава сырьевой смеси О -2 (табл.3).

. •Установлено, что размолоспособность конвертерного шлака, сырьевой смеси и.доменного гранулированного шлака соизмерима. Анализ остатка на сите ЖЮ8 конечного продукта размола показал наличие в нем в основном, доменного гранулированного шлака при незначительном содержании известняка и отсутствии конвертерного шлака. Эти данные 'свидетельствуют о том, что при промышленном использовании конвертерного шлака:размол сырьевых смесей в производственных условиях особых затруднений вызывать не будет.

. . Исследдваще.структуры и свойств трехкадщиевогр силикат?, синтезированного в присутствии комплекса оксидов железа (П). магния и марганца (Ш. Известно, что основной вклад в формирование прочности цементного камня вносит алит. Модифицирование его. .с._)уктуры с целью повышения механической прочности портландцемента; особенно на ранних стадиях твердения, представляет большой теоретический и практический интерес. Имеющиеся литературные данные дают Достаточно хорошее представление об одиночном и парном .влиянии ионов железа, магния и марганца на свойства трехкальцие-вого силиката. Использование конвертерного шлака в качестве компонента сырьевой смеси для обжига клинкера, способного заменить дефицитные железосодержащие добавки и содержащего как оксиды железа-, так И' магния и ыаргавда, ставит вопрос изучения их комплексного влияния на форлирование структуры и свойства трехкальциево-го силиката. Исследования осуществлялись с использованием симплекс-решетчатого метода планирования эксперимента с {3,4} - решеткой с предварительной трансформацией симплексной подобласти.

Выбор плана решетка {3,4^ обусловлен изучением возможности стаби- ' лазации при обычной температуре высокотемпературных модификации... . трехкальциевого силиката при достаточно малых изменениях измене-', ниях концентрации примесных оксидов. Комплексная добавка в количестве 6 масс.* вводилась сверхЮСЙ в пересчета на получение С»5 (тгбл.2.). Обжит сырьевых смесей,спрессованных при 200 Ша, осуществлялся в силлтовой печи при 1450°С. Время изотермической вы-- , дер-хки составляло 3 часа. Охлаждение продуктов обжига - резкое на. воздухе. После первого обжига составы измельчали до полного прохождения через сито й 008, формовали образцы и обжиг повторяли по предыдущему режиму. По результатам комплексных физико-химических исследований проводилась идентификация типа сингонии трехкальциевого силиката, рассчитывались параметры его кристаллической решетки и объем элементарной ячейки. Гидравлическая активность синтезированных минералов определялась степенью гидратации через 7 суток твердения по количеству выделившегося гидроксида кальция и пределом прочности после 7 и 28 суток твердения в воздушно-влажных условиях. Испытаниям на прочность.подвергались образцы-кубики (IxIxI).I0_¿m, сформованные из теста нормальной густоты.

•Комплексные мзтолу исследования продуктов обжига составов ■ л/1,3-15 (табл.2) показали, что трёхкомпонентная добавка, содержащая оксиды железа, магния и марганца стабилизирует■при обычной : температуре моноклинную полиморфную модификацию. трёхкальциевого силиката." Оксиды добавки образуют с трёхкальциевнм силикатом преимущественно твердые растворы замещения, причём магний и железо замещают кальций, а марганец-кремний. Такие замещения нарушают микросккметрию и электронейтральность решётки и создают дефектность структуры, что выра.?лется в целом в уменьшении параметров кристаллической решетки и объема элементарной ячейка вследствие замещения катиона кальция катионами с меньшим ионным радиусом. ■ Катионные замещения в соответствии с данными Плвсниной И.И. повышают степень ионности сеязи Ме-[&0«]*У Таким образом, комплексная добавка оксидов, увеличивал дефектность кристаллической решетки и степень ионнссти связи металл-кремнекислородный тетраэдр в структуре алита, повышает реакционную способность последнего, о чем свидетельствует увеличение на 3-38^ количества выделившегося при гидратации гидроксида кальция и рост в 1,2-2,1 раза предела прочности при сжатии образцов через 7 и 28 суток твердения по сравнению с исходным трёхкальциевым силикатом (табл.2.)

Таблица 2

Вещественный состав добавки и свойства синтезируемых алитов

Я Содержание Объем эле-

сме-? 'компонентов • _ ментарной

си добавки, масо.% ячейки,

. М /ИдО МпО V.I030M3

Количество

Са(0Н)2, масс.Я*

Предел прочности при сжатии,1Ша через

с^ток твердения

0 '—г.'.' 2309,68 13,8 50,7 82,3

I ■•'• 4,5 . 1,0 0,5 1760,20 19,0 75,1 137,8

2 0,5 5,0 0,5 ; - - - -

3 0,5 1,0 4,5 2226,54 10,8 33,4 77,1

4 ' ■ 2/5 з;о; 0,5 1786,33 17,2 . 66,7 148,9

5 '; 2,5* • 1,0 . 2,5 ?2148,95 11,8 39,1 87,7

6 0,5 3,0 2.5 2124,43 16,3 61,8 155,0

7 3,5 2,0 0,5 1765,55 18,6 72,6 144,2

8 3,5 1,0 1,5 1996,79 13,8 49,2 104,8

9 0,5 4,0 1,5 1981,90 17,6 64,6 168,8

10 0,5 2,0 3,5 .2208,40 12,3 41,7 106,6

Ii 1,5 '1.0 3,5 '■2206,46 11,1 35,6 78,5

12 1,5 4,0 0,5 • 2067,60 16,1 60,6 152,0

13 2,5 2,0 •1,5 2159,23 15,2 55,9 137,8

14. 1,5 " 2,0 2,5 2162,31 14,2 50,6 125,0

15 . 1,5' 3,0, 1,5 2086,81 16,4 62,4 151,5

. ' ' Исследование кинетики клинкетообразования при обжиге сырьевых смесей, содержащих конвертерный шлак. Изучение кинетики клян-керообразования осуществлялось путем обжига сырьевых смесей, содержащих в качестве железосодержащего компонента как колошниковую .пыль и пиритные огарки, так и конвертерный шлак Днепровского металлургического комбината. Вещественный состав сырьевых смесей (табл.3) соответствует таковым для Днепродзержинского и Подольского цементных заводов и Криворожского цеыентно-горного комбината. Также была составлена смесь C-I, расчетное соотношение компонентов в которой обеспечивало насыщение кремнезема конвертерного -шлака до трехкальциевого силиката, а железа - до двухкаль-циевого феррита.

Сырьевые смеси готовились совместным помолом компонентов до остатка на сите Л 008 6-8 ыасс.£. Обжиг смесей, спрессованных

при 25,0 МПа осуществлялся в силитовой печи. Охлаждение продуктов обжига - резкое на воздухе. В продуктах обжига определялся свободный оксид кальция.

Таблица 3

Вещественный состав сырьевых смесей, масс.5?

Наимено- Извест- Извест-Глина Глина Глина Домен- Коло- Пи- Кон--вание няк няк ДЦЗ ШК ЩЗ нкй шни- рит- вер-сырьевой ДЦЗ ЩЗ грану- ковая ные теЪ-

смеси лиро- ^л^

ванный ДЦЗ, ки шлак

ВДШ Щ3

С-1 11,80 - - - - 88,20

Д-1 69,36 - 0,78 - - 27,16 2,70 ■ -

Д-2 67,79 0,78 - - 26,46 - 4,87

К-1 76,04 - - 22,22 - - 1,24 - '. -

К-2 74,66 - - 21,88 - - - 3,46

1-С-88 - 93,91 - - 5,25 - - 0,84 -

2-С-68 - 92,57 - - 5,15 - - 2,28

З-С-88 - 93,42 - - 5,04 - - 1,54

4-с-ез - 91,59 - - 4,6Ь • - - 3,76

Результаты определения показывают, что при обжиге двухком-понентной сырьевой смеси С-1 в низкотемпературной области (до 1000°С) наблюдается замедление скорости усвоения извести независимо от времени изотермической выдержки (рис.1). Дальнейший рост температуры обжига приводит к резкому увеличению скорости мкне-ралообразования, которое практически завершается при 1350°С. Ускорение связывания извести в интервале температур 1300-1350°С связано с каталитическим действием образующегося при 1300°С расплава конвертерного злака.

Используя результаты комплексного термического анализа, были определены основные параметры термической диссоциации карбонатного компонента исследуемых материалов и чистого известняка.

Как следует из полученных результатов, конвертерный шлак в двухкомпонентной сырьевой смеси на 75°С снижает температуру конца разложения известашсз и на '9,2% энергию активации процесса декарбонизации.

Кинетика усвоения извести при обжиге сырьевой смеси С-1

а

4$

и «

■ «

I-

б А г

У /< {г

Л> /у /ь

\

9

-

•

(00 т- «00 /<00 «00 /500 «00 'С

1 - изотермическая выдержка 15 мин,

2 - то же 30 мин, 3 - то же 60 мин

• Рис.1.

Кинетическая кривая, характеризующая процесс разложения известняка сырьевой смеси С-1 (рис.2) представляет собой ломаную линию с двумя точками перегиба, что говорит об изменении скорости термического разложения известняка под воздействием конвертерного шлака. На первой стации скорость процесса декарбонизации сырьевой смеси превышает таковую для известняка, что объясняется высокой адсорбционной способностью оксида железа (П) конвертерного шлака по отношению к углекислому газу, снижая его парциальное давление в зоне реакции и смещая равновесие в сторону продуктов реакции. Замедление скорости разложения в интервале температур 720-760°С объясняется диффузией иона железа в решетку разлагающегося карбоната кальция, что приводит в условиях повышенного парциального давления СО2 в зоне реакции декарбонизации к образованию карбоната железа в виде твердого раствора с СаС0;.

Кинетика декарбонизации

I - известняк; 2 - сырьевая смесь С-1

Рис.2.

Разложение указанного твердого раствора осуществляется по данным' Бутта Ю.М., Тимашёва В.В. и Осокина А.П. при более высокой температуре, чем чистый карбонат кальция, на что указывает уменьшение скорости декарбонизации. Дальнейшее повышение температуры смещает равновесие в сторону продуктов реакции декарбонизации, одновременно с которой осуществляется формирование ферритов кальция различной основности. В результате наложения экзо-эффекта ферритообразования на эндоэффект разложения карбоната кальция энергия активации процесса декарбонизации сырьевой смеси тлеет более низкие значения, чем таковая для чистого известняка.

В трех- и четырехкомпонентннх сырьевых смесях заметного влияния конвертерного шлака на температуру конца разложения известняка не выявлено. Однако замена колошниковой пыли и пиритных огарков конвертерным шлаком, как и в двухкошонентной сырьевой смеси, приводит к снижению энергии активации процесса декарбонизации, причем в сырьевых .смесях 2-С-88, З-С-88 и 4-С-88 большим значениям содержания в них конвертерного шлака соответствуют меньшие значения энергии активации.

' Исследование механизма минегалообразования в присутствии конвертерного шлака. Механизм минералообразования в смесях, содержащих конвертерный шлак, изучался путем обжига сырьевой cueca С-1 в интервале температур 800-1350°С с использованием рент-генофазного.анализа и ИК-спектроскопии продуктов обжига, а также с учетом данных, полученных при исследовании кинетики минерале- -образования.

Минералогический состав конвертерного шлака представлен,в основном,.двухкальциевым силикатом {ы.'-СгЧ>), мервинитом С ЗСаО-) и воститом ( ГеО) с содержанием 45-50, 3035 и 15-20 тос.% соответственно.

Б продукте обжига сырьевой смеси при 800°С помимо оксида кальция и ферритов кальция наблюдается образование окерманита с одновременный уменьшением каличества мервинита. Данное превращение можно представить следующим уравнением реакции:

5CqO-M$0-2Í¡0¿ —' ZCaO-M<¡0 5SiO¿* CaO (I)

Параллельно с этой реакцией идет формирование ферритов кальция, однако скорость'ферритообразовашя имеет меньшие значения, чем скорость образования оксида кальция по уравнению (I), что и подтверждается'уменьшением крутизны кривых кинетики усвоения известив интервале температур 900-1000°С (рис.1).

Повышение температуры приводит к интенсивному связыванию оксида кальция, что объясняется внедрением его в кристаллическую решетку окерманита с разрывом сялоксановых связей и образование двухкальцкевого силиката и периклаза по следущему уравнению реакции:

гаio-щогщ +¿caO —»¿(гсооаог) + а^о (2)

Указанная реакция протекает в интервале температур 1100-1250°С. В продукте обжига при 1200°С обнаруживается трехкаль-циевый силикат, количество которого увеличивается с ростом температуры. Таким образом, метастабильность продуктов реакции при обжиге смесей, содержащих конвертерный шлак, предопределяет возможность синтеза трехкадьциевого силиката до появления заметного количества жидкой фазы.

При повышении температуры обжига и образовании аидкой фазы кристаллизация алита осуществляется по общепринятой схеме.

Полупромышленные ксщтацт. Результата исследований огтро-бованы на опытном заводе ЫШЦемента. Свойства полученных клинкеров приведены в табл.4.

Таблица 4

Свойства клинкеров ' •

Клинкера.полученные из смесей КН Ca Оес, масс.£ Ша

Д-1 0,92 0,31 60,6 59 16 9 • :п .

Д-2 ' 0,93 0,37 . 67,3 62 12 9 12

K-I . 0,94 0,81 65,6 60 12 14 ,.й

К-2 0,92 0,28 66,9 59 14 12 12

I-C-88 0,91 0,50 59,7 . 61 17 10 II :

2-С-88 0,90 0,35 62,9 57 21 9 II

З-С-88 0,93 0,59 63,2 65 13 10 10

4-С-88 . 0,94 0,96 59,9 66 II 7 13

Реыы обжига клинкеров с использованием конвертерного шдгСка и содержание свободного оксида кальция (до 15?) не отличилиоъ от таковых с использованием колошниковой пыли и пиритных огарков. По прочностным характеристикам исследуемые цементы не уступают контрольны!/ (табл.4).

Промышленные испытания. Промышленные иоштания осуществлялись на Днепропетровском цементном заводе. Приготовление сырьевой смеси осуществлялось без изменения существующей технологии. Расчеты показали, что использование конвертерного шлака в качестве компонента сырьевой смеси позволяет снизить удельный расход известняка с 715 до 692 кг/т клинкера. Физико-химические исследования показали, что обжиг шлакосодержаэдй сырьевой смеси позволяет получать клинкер норьшрованного минералогического соотава с удовлетворительными модульными характеристикам и коэффициентом насыщения <Ш1 «.0,90; ki =2,83;р = 2,12).

Петрографические исследования клинкеров показали, что клинкер опытной партии характеризуется более отчетливой, по сравнению с промни ленны?ли клинкером, кристаллизацией минералов. Результаты физико-механических испытаний (табл.5) показали, что при использовании конвертерного шлака з условиях Днепропетровского цементного завода возможно получение клинкера, активнооть

которого значительно превышает таковую при использовании при-нятыхна заводе сырьевых материалов.

Таблица 5

Результаты физико-механических испытаний цементов

Наименование - Тонкость помола, Содержание гипса, масс.? по SO, Предел прочности, суток твердения МПа, через

клинкера R 008 изгиб снг-.тие

тсс.% 3 28 3 28

Промышленный 12,0 • ■ к 2,60 . 4,58 5,25 ■ 18,8 30,4

Опытный * 11,8- . 2.28 4,34 6,17 - 22,7 46,6

цемента. Исследовалась возможность получения шлаколортландцемен-та ШЩ "<400 путем размола цементной шихты, содержащей клинкер опытной партии, в замкнутом цикле при соотношении компонентов, соответствующих получению шлакопортландцемента ШЩ МЗОО в открытом цикле. В лабораторных условиях исследовано четыре режима настройки сепаратора, отличащихся изменением числа отбойных лопастей ротора сепаратора от 6 до 16. Строительно-технические свойства шлакопортланодементов, полученных в замкнутом цикле, приведены в табл.6.

Таблица 6

Строительно-технические, свойства цементов, полученных'в замкнутом цикле

Количество отбойных лопас-

%

d

кг/кг

В/Ц

Рас- Нор-плыв маль-коку-каа са, гус-

да тота, __

Сроки сх- Предел прочности, ватызания МПа, через суток час-?.ик. твердения

начало

конец

иэгко.

3 28

jsmmL

3 28

6 2,2 294 0,37 . И4 27,0

8 2,0 327 0,38 115 31,0

12 . 2,0 350 0,38 115 31,0

16 1.6 373 0,33 115 32,0

4-00 5-00 2,4 4,4 .11,3 32,4

4-05 6-05 2,9 4,6 13,8 35,7

4-30 6-00 3,3 5,0 17,0 38,4

4-20 6-00 3,4 6,1 18,8 42,2

Результаты физико-механических испйтаний шлакопортландце-ментов, полученных размолом в замкнутом цикле, дают возможность получать ШПЦ М400 при соотношении кошонентов в цементной шихте; соответствующим получению ШПЦ МЗОО в открытом цикле.' .

Изучение стпоителъро-те^ничес^ш^ свойств бетонов. Исследованию подвергались бетоны на основе шлакопортландцеменгов, порченных в замкнутом цикле с 8 (М6-8) и 16 (М6-16) отбойными'лопастями. В качестве заполнителей использовались материалы, применяемые при' производстве бетонов на ЗЛЕН треста "ДнепрохимстроИ". ?вс2сте2 ¿с лученных бетонов сравнивались с таковыми при использовании Шлако-портландцементов ШПЦ Ш00 и М400 Днепродзеряинского цементного за- : вода при одинаковом расходе кошонентов и равных подвижнос.тях бетонных смесей (3.10 и). Результаты испытаний приведены а табл.7.'-

Таблица 7

Результаты испытаний бетонов

Проект- Наимено- 'Расход _Прочность бетона. Ша

ная мар- вание . вода на после пропарива- естественное ка бето- цемента пригот. ння твердение

на Хтл3 бе- ------

тонной 2 часа 28 суток 7 суток 28 суток • смеси, кг

М 200 ШПЦ М300 ■ВДЗ 160 16,7 20;3 10,4 20,8.

Опытный. М6-8 158 17,1 20,9 11,2 21,7

М 300 ШПЦ М400 ШЗ 172 23,0 30,7 16,7 31,3

Опытный М6-16 169 21,8 30,4 15,8 30,8

общие вывода

1. Конвертерный шлак не оказывает отрицательного влияния на формирование гранулометрического состава сырьевых смесей при их размоле.

2. Комплексные добавки, содержащие оксиды железа (П), магния и марганца (П), стабилизируют при обычной температуре моноклинную полиморфную модификацию трехкальциевого силиката за исключением добавки, содержащей 0,5 тсс.% ГсО , 5,0 масс.% МуО

я 0,5 масс.Я МпО . Минералогический состав продукта обжига '.в этом случае представлен.у-модификацией двухкальциевого силиката, оксидом кальция и периклазом, что свидетельствует о заме- . '¡денди кальция в структуре трехкальциевого силиката магнием со снижением основности синтезируемого состава и стабилизации при обычной температуре вше указанных минералов.

3. Примесные ионы железа, магния и марганца в кристалличес- . кой рещетке СзБ нарушает ее никросишетрию и электронейтралъность и создают дефектность структуры, что выражается в целой в уменьшении, параметров кристаллической решетки и объема элементарной ячейки, причесл'степень их воздействия убывает в ряду .

Гидравлические- свойства синтезированных алитов взаюлосвязвны с объемом"их элементарной ячейки. Замещения катиона кальция в узлах кристаллической решетки катионами, с меньшим конным радиусом приводит к ее. сжатию,. повышению степени ионности связи Ме -[З.'О^'к, как следствие, увеличивается количество образующихся продуктов, гидратации, причем большим значениям количества выделившегося гидрооксида кальция соответствуют большие значения предела прочности при сжатии как в ранние, так и в более поздние сроки твердения. . .

. .4. Конвертерный шлак снижает энергии активации процесса термического разложения карбонатного компонента сырьевых смесей. Формирование минералогического состава продукта обжига сырьевых. смесей, содержащих конвертерный шлак, осуществляется за счет тер-..лческих превращений кадьциймагниевых силикатов шлака, с образованием метастабилышх высокореакционних структур и после дующие их насыщением оксидом кальция. Незначительное замедление. скорости усвоения .извести в присутствии конвертерного плака в области ' твердофавных реакции ко.мдексируется более ранним появление!« жидкой фазы, что интенсифицирует- процесс клкнкерообразования в целом.

5. Использование конвертерных шлаков позволяет заменить традиционно, применяемые железосодержащие корргктирущ.ге добавки, снизить расход карбонатного компонента и получать клинкера в широком диапазоне модульных характеристик и коэффициентов насы-•зения»

• -6. Полупромышленные и промышленные испытания показали, что конвертерные шлаки не ухудшают обжиговых свойств сырьевых смесей и физико-механических свойств цементов. Опытная партия

клинкера, выпущенная в условиях Днепропетровского цементного завода, по активности значительно превышала клинкера, получаемые до предложенной технологии.

7. Установлена возможность получения илакопортландцемента ПШЦ 400 с использованием клинкера опытной партии и доменного . гранулированного шлака путем помола цементной шихты в замкнутом цикле при соотношении компонентов, соответствующих получению шин копортлашщемента ШПЦ НЗОО помолом в открытом цикле.

8. Шлакопортландцементы, полученные помолом z сsyww»1 цикле и содержащие в своем составе клинкер опытной партии,- могут быть использованы в бетонных смесях, состав которых рассчитан

на получение бетонов трок 200 и 300. .' •

9. Результаты экспериментальных исследований, полупромышленных и промышленных испытаний внедрены на Днепропетровском цемен- . тном заводе. Экономический эффект от использования конвертерного шлака в качестве железосодержащего компонента сырьевой смеси для обжига клинкера составил 0,24 руб на I т цемента или 16695 руб

в год в ценах 1990 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Использование конвертерного шлака в качестве компонента цементной сырьевой смеси* В.А.Кулик, А.А.Салей, К.М.Помыткин и др.// Тезисы докладов 1У научно-технической- конференции "Отходы энергетической промышленности - ценная минеральная до- . бавка для производства портландцемента со специальными свойствами": Таллинн, 1986. - С.35-36.

2. Кулик В.А., Салей A.A., Абдуллаев Б.Д. Термогравиметрический анализ сырьевых смесей, содержащих конвертерный шлак //Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Ускорение научно-технического прогресса в промышленности строи-

„ тельных материалов и строительной индустрии". -Белгород, 1987. • 4.1. - С.105. ■

3. Кулик В.А., Сал&й-А.А., ФеДоренко E.H. Конвертерные шлаки-железосодержащий компонент сырьевой смеси при обжиге клинкера // -Там же. -Ч.г: -С.115.

4. Салей A.A., Кулик В.А., Kops А.Т. Механизм и кинетика клин-керо образования. при использовании конвертерных шлаков в ка-

■ чествс компонента сырьевой смеси // Тезисы докладов 71 Все- . союзного совещания "Высокотемпературная химия силикатов и ок. 'садов1'. -Л., 1938. -С.338-339.

5. Конвертерный шлак - компонент сырьевой смеси для обжига порт- ' ' ландцементного клинкера / А.А.Салей, В.А.Кулик, Л.В.Захарова

и др. -Экспресс-обзор, сер.1. "Цементная пром-ть". -Вып.6. -

■ 1991. -C.H-I2.

6. Р таяние комплексных добавок на структуру и свойства а лита /В.А.Кулик, А.А.Салей, М.Д.Щеглова и др.// Вопросы химии и хим.технологнк, вып.99. -Респ.мегаед.научн.-техн.сборник, '-^арьйов, 1992.

7. Особенности минералообразоЕания в присутствии конвертерного шлака. /В.А.Кулик, А.А.Салей, М.Д.Щеглова и др.// Вопр.химии и хим.технологии, вып.99. -Респ.межвед. нау^н.-техн.сборник.

Харьков, 1992.

8. A.C. СССР & 1685556 Ш В07В 7/083.

Сепаратор центробежный пневматический. Кулик В.А., Сскален-ко Г.Н., Салей A.A. и др. -Опубл. в Б.И., 1991, ß 39.

9. Добавка в цементную сырьевую смесь. Салей A.A., Кулик В.А., £овтая В.Ы. и др. Решение о выдаче а.с. (СССР)

& 4948545/33/053180 от ,25.06.91.

Подаясаио х печилг 13.03.1092.

Формат 60x84/16. Бумага nmorp. № 2. Печать офс*тша. Фва.пл 1,0, Уч.-«ас»л. 0,84. Усл.пл ДОЗ. . Тираж 100 экз. Зшшэ 129. Бесплатно.

Дяспроавтровсхяв метатауртееай «истатут, 320635, Давпроаетроасс, пр. Гагаршш, 4

ОЗ ДМмИ, 320006* Лоамаясжо* шооав, З-б.