способ определения количественного содержания шлака и других минеральных добавок в цементах

Формула изобретения

Способ определения содержания шлака и других минеральных добавок в цементах, включающий приготовление эталонных проб с заданным содержанием искомого компонента, измерение показателя содержания искомого компонента и суждение о процентном содержании их в подготовленной смеси путем сопоставления измеренного показателя с эталоном, отличающийся тем, что в качестве показателя используют степень белизны порошкообразной смеси, которую определяют с помощью прибора для измерения белизны материалов либо визуально путем сравнения белизны исследуемой пробы с эталоном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству и применению цементов с добавками, в том числе шлаков.

В цементной промышленности известна группа методов определения содержания доменного гранулированного шлака и некоторых других минеральных добавок, основанная на использовании тех или иных способов химического анализа отдельных компонентов и их смесей. Так, например, в работах [1 и 2] предлагается определить содержание шлака в шлакопортландцементах и портландцементах с добавками с помощью химического анализа по содержанию оксида кальция.

Недостатками этих методов является то, что методы отличаются большой стоимостью, требуют высокой квалификации исполнителя и применения сложных дорогостоящих приборов.

Наиболее близким техническим решением является способ определения содержания шлака и других минеральных добавок в цементе с помощью рентгеноспектрального анализа [3], включающий приготовление эталонных проб с заданным содержанием искомого компонента, измерение показателя содержания искомых компонентов и суждение о процентном содержании их в подготовленной смеси путем сопоставления измеренного показателя с этанолом. В качестве показателя в этом случае использованы интенсивности отражений, соответствующие марганцу и кальцию. Точность анализа зависит от того, какая из интенсивностей отражений использовалась в качестве его характеристики, марганца или кальция. Для шлакопортландцементов точность анализа была выше по интенсивности отражений марганца.

Недостатки известного способа следующие. Этот метод отличается большой трудоемкостью и требует много времени (до нескольких часов на один анализ). Кроме того, такие определения могут выполняться только высококвалифицированными химиками-аналитиками с использованием специального оборудования либо опытными физиками, владеющими навыками наладки таких сложных приборов, как рентгеноэмиссионный анализатор. Помимо этого, рентгеновский эмиссионный анализатор является исключительно сложной и дорогостоящей установкой, недоступной большинству предприятий и научно-исследовательских организаций.

Изобретение направлено на повышение скорости проведения анализа, обеспечение доступности предлагаемого способа для большинства предприятий из-за его значительного упрощения и удешевления. Кроме того, его применение не требует высокой квалификации исполнителя.

Указанная задача решается тем, что в заявленном способе определения содержания шлака и других минеральных добавок в цементах, включающем приготовление эталонных проб с заданным содержанием искомого компонента, измерение показателя содержания искомых компонентов и суждение о процентном содержании их в подготовленной смеси путем сопоставления измеренного показателя с этанолом, в качестве показателя используют степень белизны порошкообразной смеси, которую определяют с помощью прибора для измерения белизны материалов либо визуально путем сравнения белизны исследуемой пробы с этанолом.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что в качестве показателя содержания искомых компонентов используют степень белизны порошкообразной смеси, которую определяют с помощью прибора для измерения белизны материалов либо визуально путем сравнения белизны исследуемой пробы с этанолом. Анализ выполняется в течение нескольких минут и не требует высокой квалификации исполнителя. Кроме того, прибор с помощью которого осуществляют заявляемый способ определения содержания шлака и других минеральных добавок в цементах, относится к числу наиболее простых и надежных приборов, стоимость которого на несколько порядков ниже стоимости рентгеноэмиссионного анализатора. Помимо этого, сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемое решение не уступает прототипу по точности, а в ряде случаев превосходит его. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ основан на различии в химическом и минералогическом составе портландцемента и минеральных добавок (например шлаков, золы). Более темная окраска портландцемента в сравнении с минеральными добавками обусловлена повышенным содержанием в нем красящих оксидов железа, хрома, марганца и других. Аналитическое определение этих элементов методами химического либо рентгеноэмиссионного анализа затруднительно ввиду непостоянного и малого их содержания, а также возможного совпадения содержания отдельных переходных элементов в портландцементе и в минеральной добавке. В связи с этим в качестве интегральной характеристики содержания красящих элементов в портландцементе и минеральных добавках, заявитель предлагает использовать степень белизны смесей. При этом в качестве критерия количественного состава смеси цемента с минеральными добавками используется не его химический состав, определяемый тем или иным способом, а совершенно другое, физическое свойство, а именно белизна материала. В связи с тем, что заявитель предлагает использовать для определения состава шлакоцементных и других смесей не химический состав, а физическое свойство, то в случае и аппаратурное оформление способа; вместо приборов для химического анализа, либо рентгеноэмиссионного анализатора, используют, например, блескомер фотоэлектрический или аналогичный по принципу действия прибор.

Предлагаемый способ определения содержания шлака и других минеральных добавок в цементах реализован следующим образом.

А. С применением прибора блескомер фотоэлектрический. Молотый шлак (Новолипецкого металлургического комбината) и цемент (ПЦ 400 ДО Белгородского цементного завода) отдельно просеивают через сито 008. Раздельно приготавливают эталонные пробы с заданным содержанием шлака составов: 20% шлака и 80% цемента; 30% шлака и 70% цемента; 50% шлака и 50% цемента; 70% шлака и 30% цемента; 80% шлака и 20% цемента. Каждую из навесок массой 5-10 г тщательно перемешивают. Затем с каждой из эталонных проб производят следующие операции: наносят на подложку либо пластину; разравнивают слой порошкообразной смеси; измеряют показатель содержания шлака с помощью прибора блескомер фотоэлектрический ФБ-2. результаты измерений сводят в табл. 1. Таким образом, зарегистрированные показания прибора при исследовании эталонных проб с заданным содержанием шлака являются этанолом. Затем строят грудировочный график зависимости показаний прибора (табл. 1, графа 3) от фактического содержания шлака в эталонных пробах (табл. 1, графа 1). По полученной прямолинейной зависимости определяют содержание шлака по предлагаемой методике. Результаты наносят в табл. 1 (графа 2). В дальнейшем о процентном содержании шлака в смеси с портландцементом судят путем сопоставления измеренного показателя с эталоном. Аналогичным образом готовят эталонные пробы и составляют эталон для смеси портландцемента с золой-унос (Губкинской ТЭС). Полученные результаты сводят в табл. 2.

Анализируя результаты, полученные в процессе экспериментов, можно сделать вывод о том, что влияние показаний прибора (в процентах относительно эталона прибора) от процентного содержания минеральной добавки имеет прямолинейную зависимость. Абсолютная погрешность определения содержания минеральных добавок в их смеси с портландцементом находится на уровне традиционных методов.

Б. Визуальный способ (без прибора). Молотый шлак (Новолипецкого металлургического комбината) и цемент (ПЦ 400 ДО Белгородского цементного завода) отдельно просеивают через сито 008. Раздельно приготавливают эталонные пробы с заданным содержанием шлака составов, аналогичных п.А. Эталонные пробы в количестве 100-200 г готовят, например, насыпая в пробирки из прозрачного стекла, подписывая, и устанавливают их в порядке возрастания содержания шлака. Интервал вариации содержания шлака в смесях выбирают исходя из требуемой точности определения. Анализируемую пробу насыпают в такую же пробирку, при той же степени уплотнения и производят визуальное сравнение ее цвета с эталонными образцами. Аналогичным образом поступают в случае определения содержания других минеральных добавок. То есть для каждой добавки в цементе, содержание которой требуются определить, приготавливают свою серию эталонных проб.

Использование предлагаемого способа определения содержания шлака и других минеральных добавок в цементах обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: значительное упрощение и ускорение анализа; снижение его стоимости за счет ускорения анализа и использования более дешевой аппаратуры, по сравнению с рентгеноэмиссионным анализатором; уменьшение фонда оплаты за труда за счет выполнения анализа специалистами невысокой квалификации.