Шлакопортландцементный клинкер на основе золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС
Исследование влияния золошлаковых отходов гидроэлектростанции на процесс обжига, структуру и свойства портландцементного клинкера. Установление температуры обжига шлакопортланцементного клинкера в зависимости от содержания свободного оксида кальция.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.12.2018 |
| Размер файла | 19,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Шлакопортландцементный клинкер на основе золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС
Смолий В.А.
доцент кафедры «Общая химия и технология силикатов», к.т.н.
Косарев А.С.
м.н.с. НИИ Электромеханики
Аннотация
Исследовано влияние золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС (НчГРЭС) на процесс обжига, структуру и свойства портландцементного клинкера. Экспериментальным путем установлена температура обжига шлакопортланцементного клинкера в зависимости от содержания свободного оксида кальция СаОсв; нормальная густота, сроки схватывания и равномерность изменения объема цементного теста; морозостойкость, предел прочности на сжатие и марка шлакопортландцемента.
Ключевые слова: шлакопортландцементный клинкер, золошлаковые отходы Новочеркасской ГРЭС, ресурсосбережение, энергосбережение.
Топливно-энергетическая отрасль является источником огромного количества отходов - шлаки, золошлаки, отходы углеобогащения и переработки угля, которые содержат следы угля и являются носителями определенного энергетического потенциала в смеси, также в химический состав входят оксиды, которые необходимы для образования клинкерных минералов. Поэтому применение таких вторичных материалов дает возможность разработки ресурсосберегающих технологий, которые позволят не только экономить природное сырье, электроэнергию или газ на обжиг, но и снизить себестоимость продукции, расширить сырьевую базу ресурсоемкой цементной промышленности.
В результате исследования возможности использования золошлаковых отходов, как сырьевого компонента для производства портландцемента разработан состав шлакопортландцементного клинкера, представленный в таблице 1.
Таблица 1 - Состав шлакопортландцементного клинкера
|
Химический состав клинкера, масс. % |
Минеральный состав клинкера, масс. % |
Расчетные значения |
||||||||||||||
|
Известняк |
ЗШОНчГРЭС |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
Прочее |
У |
С3S |
C2S |
C3A |
C4AF |
У |
КН |
p |
n |
|
|
77,36 |
22,63 |
18,32 |
8,85 |
3,60 |
63,07 |
6,14 |
100 |
56,32 |
13,53 |
18,47 |
11,68 |
100 |
0,92 |
1,47 |
2,45 |
Для исследования влияния золошлаковых отходов на процесс обжига, структуру и свойства клинкера были синтезированы образцы портландцемента. Сырьевые материалы дозировались в соответствии с расчетами и размалывались одновременно без добавления воды. Из полученной сырьевой муки были отформованы образцы, которые обжигали в лабораторной электрической печи при температурах 1350, 1400 и 1450 оС, длительность обжига составляла 10 ч., с изотермической выдержкой в течение 2 часов. После обжига в образцах было определено содержание свободного оксида кальция, так как этот показатель характеризует полноту обжига материала.
Определение содержания свободного оксида кальция СаОсв проводили этилово-глицератным методом. Этот метод основан на обработке цемента горячей смесью безводного глицерина и абсолютного спирта, в результате чего при взаимодействии несвязанного оксида кальция с безводным глицерином образуется глицераткальция и раствор окрашивается в розовый цвет. Окраска свидетельствует о наличии СаОсв. После этого жидкость титруем раствором уксуснокислого аммония до исчезновения окрашивания и кипятим. Данную последовательность повторяли до тех пор, пока окрас после 20 мин кипячения не проявится. Содержание СаОсврассчитывается исходя из объема уксуснокислого аммония, пошедшего на титрование.
Результаты определения приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Содержание СаОсв в зависимости от температуры обжига
|
Материал |
Содержание СаОсв при температуре, оС |
|||
|
1350 |
1400 |
1450 |
||
|
шлакопортландцементный клинкер |
1,9 |
0,78 |
0,41 |
шлакопортландцементный клинкер золошлаковый отход
Температура 1350 оС является недостаточной для обжига сырьевой смеси, так как содержание СаОсв превышает значение 1 %. При температуре обжига 1400 оС во всех образцах содержание СаОсв=0,78-0,94 %, это свидетельствует о достаточно высокой степени усвоения СаОсв и о том, что образование клинкерных минералов происходит интенсивно и в полном объеме. На основании этого можно сделать ввод, что температура 1400 оС является достаточной для обжига клинкера портландцемента с использованием золошлаковых отходов НчГРЭС.
Кроме того важной характеристикой портландцемента являются сроки схватывания, для определения данного показателя необходимо знать нормальную густоту цементного теста. Нормальная густота цементного теста характеризует водопотребность вяжущего материала. Эту величину необходимо определять тщательно потому, что для протекания химических реакций гидратации требуется меньшее количество воды, чем для получения теста нормальной густоты. И чем меньше добавляется воды для получения удобоукладываемого теста нормальной густоты, тем выше будет прочность затвердевшего цементного камня. Определения всех выше указанных характеристик проводили в соответствии с ГОСТ 310.3-76 «Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема».
Определение нормальной густоты цементного теста проводили на приборе Вика. Цементное тесто готовили с добавление воды ориентировочно 24-28 %. В тесто погружали стержень и по степени его погружения судили о том, достаточное ли количество воды было добавлено для получения теста нормальной густоты.
При определении сроков схватывания в тесто нормальной густоты погружали иглу. По степени погружения иглы в тесто засекали начало и конец схватывания.
Равномерность изменения объема образцов определяли при их пропаривании в течение 4 часов. Образцы для данного определения готовили в виде лепешек из теста нормальной густоты. После пропаривания образцы не разрушились, и на их поверхности не произошло образование трещин, следовательно, можно заключить, что они выдержали испытания.
Испытание на морозостойкость проводили на образцах, приготовленных из теста нормальной густоты и твердевших 28 суток. Полученные образцы, насыщенные водой, попеременно замораживались до температуры ? 20оС и оттаивали при температуре + 20оС. Через определенное количество циклов определяли падение прочности на сжатие испытуемых образцов.
Результаты определения технологических свойств образцов шлакопортландцемента приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Технологические свойства разработанных составов портландцемента
|
Технологические свойства при температуре, оС |
||||||||
|
1400 |
1450 |
|||||||
|
Нормальная густота,% |
Сроки схватывания |
Морозостойкость, циклы |
Нормальная густота,% |
Сроки схватывания |
Морозостойкость, циклы |
|||
|
начало, мин |
конец, час. |
начало, мин |
конец, час |
|||||
|
27,6 |
50 |
10 |
90 |
24 |
40 |
10 |
100 |
На основании результатов проведенных исследований можно сделать вывод, что показатели технологических свойств образцов шлакопортландцемента, обожженные при температуре 1400оС, соответствуют требованиям ГОСТа.
Также важной характеристикой портландцемента является показатель прочности, так как предел прочности на сжатие определяет марку цемента. Определение прочности проводится согласно ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии».
Для испытания образцы готовили из цементного раствора состава цемент: песок 1: 3 при консистенции В/Ц = 0,4. Для проведения исследований на каждый срок твердения цемента (3 суток, 7 суток, 28 суток) изготовили по три образца-балочки. Образцы размером 40Ч40Ч160 мм испытывали сначала на изгиб с применением автоматизированной разрывной машины МИИ-100. Затем половинки балочек использовали для определения предела прочности на сжатие, для этого применяли гидравлический 6-тонный пресс. Результаты всех измерений представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Прочностные свойства шлакопортландцемента
|
Предел прочности цемента при температуре, оС |
||||||||||||
|
1400 |
1450 |
|||||||||||
|
при изгибе через, сут., МПа |
при сжатии через, сут., МПа |
при изгибе через, сут., МПа |
при сжатии через, сут., МПа |
|||||||||
|
3 |
7 |
28 |
3 |
7 |
28 |
3 |
7 |
28 |
3 |
7 |
28 |
|
|
3,5 |
4,6 |
6,5 |
21,6 |
32,1 |
45,8 |
4,5 |
5,9 |
6,8 |
23,6 |
37,9 |
49,3 |
Показатели предела прочности образцов портландцемента, полученных при температуре 1450 оС, выше, чем аналогичные показатели у образцов, обожженных при 1400 оС. Хотя показатели предела прочности на сжатие, полученные у образцов, обожженых при температуре 1400оС, удовлетворяют требованиям, предъявляемым ГОСТ 31108-2003 для портландцемента М 400.
Как известно, прочность портландцемента определяется содержанием основного клинкерного минерала алита. Для получения представления о фазовом составе портландцемента были проведены петрографические методы анализа. Измерения проводили в отраженном свете на аншлифах при увеличении 440 раз. Структура состава шлакопортландцемента мелкозернистая. Размер зерен минералов лежит в пределах 10-15 мкм. Кристаллизация минералов неотчетливая, кристаллы клинкерных минералов имеют неправильную геометрическую форму. Подобная микроструктура клинкера обеспечивает высокое качество цемента [1-5].
Данная научно-исследовательская работа выполнена в ЮРГПУ(НПИ) в рамках стипендии Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики, на 2018-2020 годы, № СП-1296.2018.1 (Смолий В.А.), тема: «Разработка технологии производства энергосберегающих трехслойных панелей для энергоэффективных жилых и общественных объектов крупнопанельного и каркасно-панельного домостроения».
Список литературы
1. Машкин Н.А. Строительные материалы. Краткий курс: Учеб. пособие [Текст] / Н.А. Машкин. - Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2012. - 200 с.
2. Минеральные вяжущие и материалы на их основе [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://stroilogik.ru/stroitelstvo/stroi-materialy/91-mineralnye-vyajuchie.html.
3. Применение портландцемента [Электронный ресурс]: - Режим доступа: http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-33/75.htm.
4. Смолий В.А., Яценко Е.А., Косарев А.С., Гольцман Б.М. Силикатный многослойный композиционный теплоизоляционно-декоративный материал // Научное обозрение. - 2017. - № 22. - С. 16-23.
5. Яценко Е.А., Зубехин А.П., Смолий В.А. и др. Ресурсосберегающая технология теплоизоляционно-декоративного стеклокомпозиционного материала на основе золошлаковых отходов // Стекло и керамика. - 2015. - № 6. - С. 34- 38.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение свойств и определение назначения портландцементного клинкера как продукта совместного обжига известняка и глины. Особенности быстротвердеющего высокопрочного портландцемента. Общее строительное применение гидрофобного шлакового портландцемента.
реферат [41,7 K], добавлен 14.08.2013Характеристика бетонов на основе естественных компонентов и техногенных отходов. Технологии изготовления строительных материалов на основе золошлаковых отходов и пластифицирующих добавок. Разработка рецептуры тяжелых бетонов с использованием отходов.
дипломная работа [831,1 K], добавлен 08.04.2013Химический состав и способы помола цементного клинкера. Характеристика портландцемента и области его применения. Выбор и обоснование технологического процесса его получения. Расчет основных параметров и режима работы двухкамерной шаровой мельницы.
курсовая работа [491,1 K], добавлен 22.05.2015Характеристика сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками. Требования к сырью. Технологический процесс производства. Расчет состава двухкомпонентной шихты для получения клинкера. Описание работы вращающейся печи для обжига сырьевой смеси.
курсовая работа [315,2 K], добавлен 19.10.2014Свойства дорожно-строительных материалов. Способы формования керамических изделий. Природные каменные материалы. Сырье, свойства и применение низкообжигового строительного гипса. Основные процессы, необходимые для получения портландцементного клинкера.
контрольная работа [302,3 K], добавлен 18.05.2010Основные виды портландцемента. Химический состав портландцементного клинкера. Быстротвердеющий портландцемент, сверхбыстротвердеющий высокопрочный портландцемент, гидрофобный портландцемент, шлакопортландцемент. Свойства цементов и их применение.
реферат [200,1 K], добавлен 16.03.2015Сырье и технология изготовления портландцемента. Минеральный состав портландцементного клинкера. Коррозия цементного камня. Твердение и свойства портландцемента. Шлакопортландцемент и другие виды цементов. Основные операции при получении портландцемента.
лекция [412,2 K], добавлен 16.04.2010Анализ критериев долговечности - эксплуатационных свойств дорожных строительных материалов. Методы изготовления портландцемента - гидравлического вяжущего вещества, получаемого тонким измельчением портландцементного клинкера и небольшого количества гипса.
контрольная работа [45,8 K], добавлен 25.04.2010Заготовка сырья в карьере. Изготовление портландцементного клинкера. Получение портландцемента совместным помолом глины, доломита и известняка. Расчет щековой дробилки с простым качением щеки. Причины отказов, поломок и аварий дробильного оборудования.
курсовая работа [50,5 K], добавлен 05.12.2014Цементы как искусственные, порошкообразные вяжущие материалы, технология их изготовления, классификация и особенности применения. Основные меры для получения портландцемента с заданными специальными свойствами. Расчет состава сырьевой шихты и клинкера.
курсовая работа [46,4 K], добавлен 20.11.2010Перспективы развития производства гидрофобного портландцемента. Технические требования, предъявляемые к нему. Технология его изготовления. Расчет состава двух, трёхкомпонентной сырьевой смеси. Материальный баланс цеха помола клинкера. Подбор оборудования.
курсовая работа [474,2 K], добавлен 09.04.2016Разработка строительных композиционных материалов и изделий на основе глинистого сырья с улучшенным комплексом эксплуатационных свойств для условий Крайнего Севера. Методы определения физико-механических характеристик образцов на основе отходов.
презентация [576,4 K], добавлен 14.01.2014Разработка месторождения цементного сырья открытым способом. Технология дробления известняка. Первичная обработка глины. Обжиг цементного клинкера по мокрому способу в печи. Принцип работы холодильника. Модернизация шаровой мельницы для помола цемента.
реферат [4,9 M], добавлен 07.12.2014Технологический процесс производства керамического кирпича. Механизация процессов вскрыши карьера и добычи глины. Формовка сырца, процесс сушки, обжиг кирпича. Применение туннельной печи для обжига кирпича. Внедрение автоматизированной системы управления.
презентация [5,5 M], добавлен 29.03.2016История магнезиальных цементов, искусство их изготовления и применения. Физико-механические свойства вяжущего вещества. Применение магнолита как строительного материала. Промышленная добыча бишофита. Теоретические основы обжига магнезита и доломита.
реферат [352,8 K], добавлен 03.06.2015Виды и методика сертификационного контроля качества цемента. Технологическая характеристика продукции, помол клинкера; определение нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема, тепловыделение; государственные стандарты и нормы.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 13.03.2012Керамическими изделия и материалы, получаемые из глиняных масс или из смесей с минеральными добавками путем формования и обжига. Виды керамического кирпича, классификация. Добавки природного происхождения: кварциты, магнезиты, хромистые железняки.
презентация [29,8 M], добавлен 06.04.2014Материалы и изделия из глин и их смесей с неорганическими соединениями, полученные путем обжига при высоких температурах. Способы получения керамики. Основные технологические виды керамики. Применение керамики в строительстве и других отраслях.
реферат [26,1 K], добавлен 26.01.2012Характеристика основных видов сырья. Ассортимент и требования к выпускаемой продукции. Выбор способа производства кирпича. Технологическая линия производства лицевого керамического кирпича полусухого прессования. Тепловой баланс зон подогрева и обжига.
курсовая работа [116,9 K], добавлен 20.11.2009Керамзит как пористый экологически чистый материал, получаемый из глины путём обжига в печах при оптимальных режимах, анализ сфер применения. Общая характеристика свойств керамзита: кислотоустойчивость, химическая инертность, морозоустойчивость.
курсовая работа [375,3 K], добавлен 04.02.2014
