В П Кравченко - Влияние гранулометрических характеристик на гидравлическую активность доменных шлаков - страница 1

Страницы:
1 

Підготовчі процеси збагачення

УДК 622.7+639

В.П. КРАВЧЕНКО

(Украина, Мариуполь, ПАО "ММК им. Ильича")

ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА ГИДРАВЛИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ДОМЕННЫХ ШЛАКОВ

Автором выполнена актуальная научно-практическая работа, которая за­ключается в установлении закономерностей влияния тонкодисперсного измель­чения на эффективность процессов повышения гидравлической активности до­менных шлаков в зависимости от гранулометрических и фракционных характе­ристик выходного материала.

Для достижения поставленной в работе цели: повышение гидравлической активности доменных шлаков до уровня активности портландцементов (ПЦ), было проведено тонкодисперсное измельчение доменных граншлаков в струй­ной установке с получением широкого спектра тонкодисперсных фракций. Та­кое измельчение проводилось согласно идее данной исследовательской работы: гидравлическая активность доменных шлаков может быть повышена путем формирования при дисперсном измельчении определенной гранулометриче­ской структуры с максимумом распределения частиц по крупности в опреде­ленном размерном интервале зерен высокой реакционной способности.

По данным исследования [1] установлена зависимость гидравлической ак­тивности доменных шлаков от степени их измельчения. Но удельная поверх­ность измельченного доменного шлака как и его активность, нельзя рассматри­вать в отрыве от гранулометрических характеристик дисперсной системы, ко­торые являются важнейшей характеристикой измельченного материала. В ра­боте [2] автором в табличном и графическом отображении получена полная гранулометрическая картина различных проб шлака, соответствующую инте­гральным и дифференциальным функциям распределения по крупности. При этом установлено, что увеличение степени измельчения (удельная поверхность) изменяет гранулометрическую картину, сдвигая максимум содержания частиц в сторону мелких зерен, т.е. имеет место своего рода гранулометрическое "обо­гащение".

Как было установлено [1 ], увеличение дисперсности порошков доменных шлаков положительно сказывается на их гидравлической активности. Измене­ние тонины помола оказывает влияние на гранулометрический состав порошков доменного шлака. Имея представление о зерновом составе различных фракций порошков доменных шлаков [2, 3], исследуем изменение активности доменных шлаков в зависимости от преобразования грансостава: размера зерна, распреде­ления классов крупности в зерновом ряду.

Известно, что разные фракции, например, цементного порошка по-разному влияют на прочность цементного камня. Некоторые исследователи рекоменду­ют характеризовать активность вяжущего не только по удельной поверхностипорошка, но и по зерновому составу.

А.Н. Иванов-Городов полагает, что оптимальным, например, для цемента следующий зерновой состав: зерен мельче 5 мкм - не более 20%, зерен разме­рами 5-20 мкм - 40... 45%, зерен размерами 20-40 мкм - 20... 25%, а зерен круп­нее 40 мкм - 15...20% [4].

В данном исследовании при струйном помоле доменных шлаков в отличие от шарового был получен продукт более узкой гранулометрии. Зерновой состав дисперсных порошков шлака струйного помола (ПСМ-шлаки), показавшие вы­сокую активность (а= 300 кг/см ), содержал до 95% зерна размером 6-12 мкм, зерна размером 12-40 мкм - 2,7 % [2, 3]. Продукт шарового помола граншлака (ТГШ), активность которого составила 100-140 кг/см , содержал бо­лее широкий размерный зерновой ряд: 46% составляли зерна размером 5-20 мкм, 36% - зерна размером 20-30 мкм [2, 3]. При этом 99,5% зерен ТГШ и ПСМ-шлаки имели размер менее 45 мкм.

Согласно авторам [5], измельчая один и тот же клинкер и соответственно изменяя долю частиц размером 5-20 мкм в общей массе вяжущего можно полу­чить высокомарочные цементы (М 600, М 700). Авторы [5-7] утверждают, что для повышения активности вяжущего, необходимо получение измельченного материала узкой гранулометрии с активным размерным диапазоном зерен. В результате данного исследования был установлен активный размерный ряд зерен (менее 20 мкм) для доменных граншлаков, который был получен тонко­дисперсным измельчением доменных граншлаков (ТГШ) в струйной установке.

Из табл. 1 видно, что при дисперсном измельчении доменных шлаков уменьшение шлакового зерна сопровождается ростом удельной поверхности.

Таблица 1

Значения величин S, dcp, а дисперсных фракций граншлака _

Наименование проб шлака

S, м2/г

dcp, мкм

а, кг/см2

1

ТГШ

0,30

38,64

105

2

ТГШ

0,32

20,96

146

3

ПСМ-шлак

0,62

8,99

165

4

ПСМ-шлак

0,72

8,60

300

При среднем размере зерна dcp = 8,6 мкм дисперсная фракция граншлака имеет удельную поверхность S = 0,72 м2/г и максимальную активность а= 300 кг/см . При этом фракция имеет узкий размерный ряд зерен 6-12 мкм, составляющих 95% от общей массы пробы. Это хорошо иллюстрируется на графиках в работе [2], где максимумы содержания частиц смещены в сторону мелких зерен.

Исходя из экспериментальных результатов гранулометрических исследо­ваний и исследований активности фракций различной дисперсности методом математической статистики получены аналитические выражения зависимости от гранулометрических характеристик удельной поверхности S (м2/г) и актив-

2

ности а(кг/см ):а) а = 950/3jdCP-168; б) а = 950/

5,46 S - 0,1 168

(1)

В табл. 2 представлены экспериментальные аэ и расчетный по формулам (1, а, б) ар значения активности.

Таблица 2

Зависимость активности (а) от гранулометрических характеристик

Показатели

Доменный шлак

 

Исходн.

ТГШ (шаровое измельчение)

ПСМ-шлаки

dcp, мкм

94,9

31,7

30,13

28,62

20,96

14,08

8,99

8,6

7,8

аэ, кг/см2

50

105

130

143

200

230

295

300

300

арас, кг/см2

40,3

132

137

142,6

176,8

225,4

289

295,7

311

Расчетом получены следующие значения коэффициентов: r = 0,987; b = -168; р = 950. Среднее отклонение аэ от ар по (1,а,б) составило 8... 10%. Это приемлемый для практики результат. Следовательно, зная гранулометрический состав измельченного доменного шлака и используя уравнения линии регрес­сии зависимости активности шлаков от размеров частиц или удельной поверх­ности по полученным формулам (1, а, б) можно определить (прогнозно оце­нить) гидравлическую активность шлака с точностью, допустимой в производ­ственной практике.

На рис. 1 представлено графическое отображение зависимости активности шлаков от удельной поверхности S и размера зерна dcp.

S,

м2/г

0,9" 0,8­0,7­0,6­0,5­0,4­0,3­0,0-

dbx dcp, мкм

Рис. 1. Зависимость активности шлаков а и удельной поверхности S от размера частиц dcp

Параметры фракции с максимальной реакционной способностью - за­штрихованная зона I:

dcp = 6 - 12 мкм; S = 0,7 - 0,8 м2/г; а= 300 кг/см2 (30 МПа).

Активная фракция (заштрихованная зона I) имеет узкий размерный ряд зе­рен (6-12 мкм), для ПСМ-шлаков составляет 95% от общей измельченной массы.

В результате проведенного исследования установлено, что активность дис­персных фракций доменного граншлака определяется не только химсоставом и структурой, активирующими добавками, но и в значительной степени тонкостью помола (удельной поверхностью), сопровождающейся изменением его грануло­метрического состава, в котором максимум содержания частиц смещается в сто­рону мелких зерен, имеющих высокую реакционную способность.

Струйное измельчение доменных граншлаков позволило получить продукт (ПСМ-шлак), имеющий гранулометрический состав, являющийся оптимальным относительно его реакционной способности. Это способствовало повышению активности дисперсных порошков доменного шлака, сравниваемых с активно­стью такого вяжущего материала, как цемент. Полученные результаты свиде­тельствуют о решении поставленных цели и задачах данного исследования.

Выводы

1. В результате исследования установлен размерный интервал зерен (6-12 мкм) для доменных шлаков, показавший максимальную активность (30 МПа), сравнимую с активностью ПЦ и составляющий 95% от общей из­мельченной массы шлака.

2. Полученные формулы зависимости активности шлаков от показателей дисперсности позволяют с вполне приемлемой для практики погрешностью (8-10%) проводить прогнозную оценку активности шлаков по любому из пока­зателей дисперсности (S или dcp).

Список литературы

1. Кравченко В.П., Струтинский В.А. Гидравлическая активность доменных шлаков // Сталь. - 2007. - № 1-2. - С. 94-95.

2. Кравченко В.П. Исследование влияния степени измельчения на гранулометрические характеристики доменных шлаков // Збагачення корисних копалин. Наук. техн. зб. - 2010. -Вип. 43(84). - С. 36-42.

3. Кравченко В.П., Прядко Н.С. Гранулометрические и фракционные характеристики порошков доменных шлаков // Техническая механика. - 2010. - № 4. - С. 98-110.

4. Иванов-Городов А.Н. Влияние зернового состава на прочность и морозостойкость цементных растворов // Центральный институт научной информации по строительству и ар­хитектуре АСиС СССР, М.: 1960. - 126 с.

Підготовчі процеси збагачення_

5. Липилин А.Б., Коренюгина Н.В., Векслер М.В. Селективная дезинтеграторная акти­вация портландцемента (СДАП) // Строительные материалы. - 2007. - Июль. - С. 2-4.

6. Волженский А.В. Смешанные портландцементы повторного помола и бетоны на их основе. - М.: Гостройиздат, 1979. - 107 с.

7. Волженский А.В., Попов Л.Н. Микеральные вяжущие вещества. - М.: Стройиздат, 1986. - 464 с.

© Кравченко В.П., 2012

Надійшло до редколегії 22.04.2012 р. Рекомендовано до публікаціїк.т.н. К.А. Левченко

Збагачення корисних копалин, 2012. - Вип. 50(91)

Страницы:
1 


Похожие статьи

В П Кравченко - Влияние гранулометрических характеристик на гидравлическую активность доменных шлаков