- •Техногенные продукты как сырье для стройиндустрии
- •654007, Г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42.
- •Глава 1 Сведения о техногенных продуктах
- •1.1 Классификация вторичных сырьевых ресурсов
- •1.2 Предприятия поставщики техногенных продуктов в Кузбассе
- •Глава 2 Методы исследования техногенного сырья
- •2.1 Этапы исследования техногенного сырья
- •2.2 Исследование техногенных продуктов как заполнителя
- •2.3 Определение направления использования техногенных
- •2.4 Расчет состава двухкомпонентного вяжущего по заданному коэффициенту основности
- •2.5 Методика идентификации глинистых минералов в
- •Железной руды
- •2.6 Изучение плавкости керамического сырья с добавкой по
- •2.7 Термогравиметрический метод определения температурной
- •2.8 Определение физико-химической активности стеклофазы
- •2.9 Исследование техногенных продуктов на содержание
- •Глава 3 Отходы горнодобывающей промышленности
- •3.1 Вскрышные породы
- •3.2 Отходы обогащения железной руды
- •(Глинистая часть)
- •Железной руды Абагурской обогатительной фабрики (магнитная часть)
- •3.3 Применение отходов обогащения железной руды для
- •Глава 4 Отходы угольной промышленности
- •4.1 Виды отходов и способы их образования
- •4.2 Отходы углеобогащения в производстве керамической
- •4.3 Безобжиговые стеновые изделия на основе горелых пород
- •Глава 5 Отходы энергетики
- •5.1 Свойства золы как сырья для строительных материалов
- •5.2 Технология производства кирпича с применением золы
- •Глава 6 Устройство и способы разработки отвала
- •6.1 Характеристика золошлаковых материалов отвала
- •6.2 Технология добычи и обогащения сырья из отвала
- •80 Тыс. М3/год золы
- •На склад
- •В отвал
- •6.3 Элементы системы разработки отвала
- •Глава 7 Техногенные продукты металлургического
- •7.1 Грануляция доменного шлака. Факторы, влияющие на его состав и свойства
- •7.2 Характеристика отходов металлургического производства
- •Физико-механические характеристики шлаков
- •Модуль крупности определяется по формуле 7.4.
- •7.3 Отбеливание и активизация доменного шлака
- •7.4 Оптимизация состава декоративного шлакового вяжущего
- •7.5 Технология изготовления стеновых изделий из декоративного мелкозернистого шлакобетона
- •Продолжение таблицы 7.23
- •7.6 Расчет и оптимизация состава мелкозернистого шлакобетона плотной структуры
- •Глава 8 Органические техногенные продукты и
- •8.1 Древесные отходы
- •8.2 Производство арболита
- •8.3 Производство полимерно-песчаной черепицы
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 Косн <1, то есть с недостатком извести («кислое») и второе с Косн>1, т.е. с некоторым избытком СаО («основное»). Для нахождения соотношения компонентов решается уравнение:
Сырьё с Косн>1/ Сырьё с Косн<1, или
где N – заданное для шихты значение Косн ;
Х – количество массовых частей «основного» сырья с Косн>1 на одну весовую часть «кислого» сырья с Косн<1.
Решив уравнение, определяется значение Х, в частях и далее в процентах.
Исследование механических характеристик искусственного камня в зависимости от Косн показывает наличие определённых закономерностей. При нормальном твердении фиксируется появление вяжущих свойств у материалов, имеющих Косн>1,2. Причём увеличение Косн вызывает планомерное повышение гидравлической активности. После тепловой обработки максимальную прочность обеспечивают материалы, имеющие Косн=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 Косн<0,5, для получения стёкол, каменного литья и ситаллов применимо сырье с отрицательным значением Косн (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 350С (2ч) |
при 550С-700С (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
