2.4 Расчет состава двухкомпонентного вяжущего по заданному коэффициенту основности

Предлагается следующий порядок расчёта состава сырьевой смеси по заданному значению коэффициента основности, который применим для расчета состава вяжущего вещества, состоящего из «основного» и «кислого» компонентов.

Технолог выбирает два вида сырья: первое с К_осн <1, то есть с недостатком извести («кислое») и второе с К_осн>1, т.е. с некоторым избытком СаО («основное»). Для нахождения соотношения компонентов решается уравнение:

Сырьё с К_осн>1/ Сырьё с К_осн<1, или

где N – заданное для шихты значение К_осн ;

Х – количество массовых частей «основного» сырья с К_осн>1 на одну весовую часть «кислого» сырья с К_осн<1.

Решив уравнение, определяется значение Х, в частях и далее в процентах.

Исследование механических характеристик искусственного камня в зависимости от К_осн показывает наличие определённых закономерностей. При нормальном твердении фиксируется появление вяжущих свойств у материалов, имеющих К_осн>1,2. Причём увеличение К_осн вызывает планомерное повышение гидравлической активности. После тепловой обработки максимальную прочность обеспечивают материалы, имеющие К_осн=1,2…1,6, при меньшем значении обязательно добавление высококальциевого компонента (извести и цемента), а при более высоком - «кислого», высококремнистого компонента.

В керамическом производстве целесообразно использовать сырьё или искусственную шихту с К_осн<0,5, для получения стёкол, каменного литья и ситаллов применимо сырье с отрицательным значением К_осн (рисунок 2.4).

2.5 Методика идентификации глинистых минералов в

полиминеральном сырье (на примере отходов обогащения

железной руды)

Отходы промышленности чаще всего представляют полиминеральные системы. Особое затруднение при рентгеновском анализе вызывают пробы с небольшой примесью глинистых минералов, а также минеральных примесей, дающих наложение дифракционных картин. Например, минералы группы хлорита могут быть идентифицированы как каолиниты, так как их базальные отражения второго и четвертого порядка совпадают с базальными отражениями первого и второго порядка каолинитовой группы. Глинистые минералы, находящиеся в различных переходных состояниях, могут иметь одинаковую структуру и давать также похожие дифракционные картины с множеством наложений. Кристалличность глинистых составляющих очень часто не высока, поэтому расшифровка их весьма затруднительна. Известно, что для полного определения минерального вида глинистой составляющей применяются различные способы подготовки и специальной обработки проб [12].

Способ подготовки и обработки проб с целью идентификации отдельных глинистых минералов был применен при исследовании отходов обогащения железной руды (Абагурская аглофабрика г. Новокузнецк) (таблица 2.5).

Таблица 2.5 – Влияние различных видов обработки на базальные

отражения минералов

Минералы и их базальные отражения	Прокаливание		Воздействие кипящим раствором		Насыщение глицерином
	при 350С (2ч)	при 550С-700С (2ч)	1н.НСL (30мин)	20% NaHSO4xH2O (30 мин)
Каолинит (7-7,5 Å)	Уменьшение интенсивности	Уменьшение интенсивности до полного исчезновения	Увеличение интенсивности
Хлорит (14-14,7 Å) (острый пик)	-	-	Уменьшение интенсивности (при наличии Mg2+, Fe2+) до полного исчезнов.	Без изменения. При наличии железистых хлоритов пик исчезает.
Хлориты разбухающие (14-14,7 Å) (широкий пик)	Без изменения. Пик острее.	Сдвиг пика до 13,8 Å. Пик острее	-	Уменьшение интенсивности	Сдвиг пика до 16-18 Å
Монтмориллонит (12-15 Å)	Сдвиг пика до 10-12 Å	Сдвиг пика до 10-9 Å		Сдвиг пика до 9-10 Å	Сдвиг пика до 17-18 Å
Галлуазит (10,1 Å) 7,2 Å	Сдвиг пика до 7,2 Å. Пик острее	Полное исчезновение	Пик острее	Увеличение интенсивности. Пик острее	Сдвиг пика до 10,5-11 Å
Гидрослюда (10,5 Å)	-	Уменьшение интенсивности. Сдвиг пика до 9-10 Å	Увеличение интенсивности	-	-
Вермикулит (14-14,7 Å)	-	Уменьшение интенсивности. Сдвиг пика до 9-10 Å	Увеличение интенсивности.	-	-
Ортоклазы (3,24 Å)	-	Уменьшение интенсивности	-	-	-
Плагиоклазы (3,19 Å)	-	Уменьшение интенсивности	-	Уменьшение интенсивности	-
Примечание: Прочерк (-) указывает, что базальное отражение остается без изменения.

Хвосты обогатительной фабрики получены после мокрой магнитной сепарации. Они представляют собой мелкий песок с модулем крупности 0,64…1,7. Наличие илистых глинистых примесей составляет 5…8% - определены по методу Рутковского Б.И. [14] (раздел 2.9).

С целью определения минералогического состава глинистых примесей проба измельчалась в агатовой (фарфоровой) ступке легким троекратным раздавливанием с помощью пестика и просеивалась через сито №008. Порошок, прошедший через сито, подвергается рентгеновской съемке.

При исследовании установлено наличие на дифрактограмме пиков, характерных для глинистых минералов (13,9; 9,91; 7,07 Å) (рисунок 2.5 кривая 1).

Для точной идентификации отдельных глинистых минералов по дифрактограммам исследуемые пробы подвергались специальным видам обработки: прокаливанию при температуре 350 С, 550 С, 700 С, обработке кислотами и растворами солей, насыщению органическим веществом. Прокаливание проб проводилось в течение двух часов.

Съемка пробы осуществлялась после остывания в эксикаторе. После температурной обработки (350 С) пик 7 Å, характерный для каолинита остается без изменения или увеличивается в зависимости от степени его упорядоченности.

С повышением температуры обработки каолинит переходит в рентгеноаморфный, интенсивность характерного пика уменьшается до исчезновения 11, 16. Хлорит дает дифференциальный пик 14 Å, причем интенсивность пика может увеличиваться и пики могут стать острее. Монтмориллонит сдвигает дифракционный пик от 12…15 Å до 10 Å. Галлуазит становиться рентгеноаморфным. Дифракционные пики гидрослюд могут стать острее. Вермикулит уменьшает интенсивность своих дифракционных максимумов, может сдвинуть пик 14 Å до 9…10 Å.

Прокаливание при 700 С способствует тому, что вермикулит переходит в тальк с характерным пиком 9,3 Å. Дифракционный пик 14 Å, характеризующий наличие хлорита сохраняется. Термообработка пробы исследуемого отхода подтвердила принадлежность базального отражения 7Å к каолиниту, при обработке 350 С степень упорядоченности его увеличивается 9 если он был слабо упорядочен по оси «в», то пик заостряется и увеличивается (рисунок 2.5, кривая 2). При термообработке (550…700 С) каолинит становится рентгеноаморфным, присутствие же пика 7 Å (рисунок 2.5, кривая 3,4) свидетельствует о более упорядоченной и прочной его структуре.

Присутствие хлоритов подтверждает характерный пик 14 Å. Термообработка позволила установить, что хлориты в данных отходах имеет устойчивую структуру. Они не разрушаются при тепловых и кислотных обработках (рисунок 2.5, кривая 2,3,4,5), чем отличаются от хлоритов, содержащихся в суглинках. Хлориты разрушаются только после двухчасовой обработки в НСl (рисунок 2.5, кривая 6).

Обработка растворами кислот позволяет выявить наличие каолинита, гидрослюды, подтвердить присутствие хлорита. Пробы готовились по следующей методике: 5см³ порошка заливалось 100 мл кислоты. Проба нагревалась до кипения и кипятилась в течение 30 мин. в 1н растворе соляной кислоты. Параллельная проба кипятилась 2 часа.

1 – необработанная проба; обработанные: 2 – 350 ⁰С; 3 – 550 ⁰С; 4 – 700 ⁰С; 5 – HCl, 30 мин; 6 – HCl, 2 часа; 7 – NH₄Cl; 8 – NaHSO₄ H₂O; 9 – глицерином. Условные обозначения: КВ – кварц; ПШ – полевой шпат; Кб – карбонаты; Гс – гидрослюда; Х – хлорит; К – каолинит

Рисунок 2.5 – Дифрактограмма отходов обогащения