Оптимизация составов смешанных вяжущих с использованием отвальных электросталеплавильных шлаков Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Композиционные вяжущие

УДК 691.544

М.С. ГАРКАВИ, д-р техн. наук, И.С. ХРИПАЧЕВА, инженер (hripacheva@inbox.ru), Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

Оптимизация составов смешанных вяжущих с использованием отвальных электросталеплавильных шлаков

Возможность снижения потребления энергии при измельчении цемента достигается применением современных измельчительных агрегатов, среди которых следует выделить центробежно-ударные мельницы [1]. Их использование позволяет получить цемент с частицами правильной формы, не склонных к агрегации, и обеспечить эффект механоактивации измельчаемого материала. Сущность этого процесса заключается в следующем: при механическом воздействии на материал поле напряжений возникает не во всем объеме твердой частицы, а только на ее контакте с другой частицей или рабочим телом. Возникновение поля напряжений и его последующая релаксация в сторону менее энергоемких состояний происходят в момент соударения частиц и еще некоторое время после него. Однако часть энергии остается в твердом теле, что и обеспечивает повышение химической активности по окончании деформационного взаимодействия.

Именно центробежно-ударные мельницы обладают высокой энергонапряженностью и большой скоростью

60

С 50

40 -

30 -

20 -

10 -

Шаровая Центробежно-ударная

Мельница

Рис. 1. Влияние способа измельчения компонентов на активность шлаковых цементов, концентрация шлака 15%

60 50 40 30 20 10 0

Нормальное твердение (28 сут)

Рис. 2. Активность цементов, измельченных в центробежно-ударной мельнице с различным содержанием шлаков: - концентрация шлака 15%; - концентрация шлака 30%

Материал Массовая доля, %

БЮ2 А!20з ^2О3 СаО МдО БО3 МпО

ПЦ 20,6 5,4 3,9 60,1 4,4 2,8 0,09

Шлак № 1 25 14,3 0,6 44,9 12,9 0,6 0,1

Шлак № 2 23 22,5 0,7 41,4 9,1 0,5 0,15

распределения ударной волны в материале, которые уменьшают релаксацию напряжений в частицах материала и повышают концентрацию статических, а также степень сохранности динамических дефектов структуры.

В работе использованы портландцемент и электросталеплавильные распадающиеся шлаки Магнитогорского металлургического комбината. Для предотвращения силикатного распада эти шлаки были стабилизированы двумя методами:

1. Резкое охлаждение (шлак № 1);

2. Введение в расплав борсодержащей добавки (шлак № 2);

Химический состав компонентов приведен в таблице.

Шлаковые цементы с содержанием шлака 15 и 30% получены совместным помолом компонентов. На рис. 1 приведена активность цементов с 15% шлака, полученных измельчением материала в различных мельницах.

Из приведенных данных следует высокая эффективность использования при помоле компонентов центро-бежно-ударной мельницы. При прочих равных условиях активность цемента, компоненты которого измельчались в центробежно-ударной мельнице, на 27—68% превышает активность цементов, измельчаемых в шаровой мельнице. Это обусловлено не только увеличением реакционной поверхности вещества при помоле, но и увеличением количества и свободной энергии поверхностно-активных центров.

Цемент со шлаком № 2, измельченный в центробеж-но-ударной мельнице, проявляет высокую активность, которая обусловлена влиянием примесей бора на состав, структуру выделяющейся кристаллической фазы и степень ее дефектности. Кроме того, введение борсодержащей добавки оказывает существенное влияние на строение стеклообразной фазы: изменяет координацию амфо-терных ионов, степень конденсации кремнекислородных радикалов, в присутствии добавок образуются ликваци-онные области. Все это оказывает решающее воздействие на гидратационную активность шлаков и цементов на их основе. Эта тенденция сохраняется и при увеличении содержания шлака в цементе до 30% (рис. 2) и практически не приводит к ухудшению физико-механических показателей, в то время как использование шлака № 1 снижает активность цемента на 20%.

Таким образом, проведенные исследования показали, что для производства шлакового цемента из закристаллизованных электрометаллургических шлаков, обладающего необходимыми строительно-техническими свойствами, наиболее целесообразен центробежно-ударный способ измельчения.

Ключевые слова: центробежно-ударная мельница, шаровая мельница, электросталеплавильный шлак, активность.

Литература

1. Артамонов А.В., Гаркави М.С., Кушка В.Н. Гранулометрический состав портландцементов центробеж-

но-ударного измельчения // Цемент и его применение. 2007. № 2. С. 67-72.

0

www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал '-й^^УНГ^У^НЫ^

~~56 февраль 2010