Использование растворов электролитов в качестве интенсификаторов помола цемента

0 it & I U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 5

УДК 666.942.82

C.B. Котов, K.JI Прохоренко Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ В КАЧЕСТВЕ ИНТЕНСИФИКАТОРОВ ПОМОЛА ЦЕМЕНТА

This work deals with investigation of cement grinding process. Possibility utilization electrolytes solutions as grinding aids for cement were showed in this work. Investigations of total surface area, particle size distribution and total development of heat of milling cement and durability samples of cement stone were performed.

Данная работа связана с изучением процесса измельчения цемента. В работе показана возможность использования растворов электролитов в качестве интенсификаторов помола цемента. Были проведены исследования удельной поверхности, распределения размеров частиц и общего тепловыделения измельченного цемента и определена прочность образцов цементного камня.

Измельчение цементного клинкера является наиболее энергоемким процессом во всей технологической схеме получения цемента. Наиболее доступным способом снижения энергозатрат на измельчение является введение при помоле цемента специфических веществ, так называемых интенсификаторов помола цемента; так же при введении интенсификаторов помола цемента повышается производительность помольного оборудования и улучшаются физико-химические свойства затвердевшего цементного камня. В качестве интенсификатора помола используются различные вещества, например аминоспирты, гликоли и специально синтезированные поверхностно активные вещества.

В настоящее время наиболее широкое распространение получила электростатическая теория согласно которой в процессе измельчения цемента на вновь образованных поверхностях частиц происходит накопление некомпенсированных свободных зарядов. Наличие свободных некомпенсированных зарядов на поверхностях частиц цемента приводит к агрегированию частиц между собой, а также их налипанию на мелющие тела. Наличие двух последних факторов приводит к снижению размолоспособности материала, снижая производительность помольного оборудования. Исходя из положений указанной выше теории было сделано предположение что в качестве интенсификаторов помола цемента возможно использовать растворы электролитов.

В работе исследовалась возможность использования в качестве интенсификаторов помола цемента водных растворов солей формиата натрия и ацетата кальция. Выбор данных солей был обусловлен исходя из литературных данных, согласно которым данные соли ускоряют схватывание цементного раствора и несколько повышают противоморозные свойства цементного раствора. В работе были использованы 25% масс, водные растворы солей. Для выполнения работы использовался клинкер ОАО «Себряковцемент». Помол цемента осуществлялся в мельнице типа АПР. Определение удельной

X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 5

поверхности материала осуществлялось методом воздухопроницаемости на приборе ПМЦ-500, согласно инструкции к прибору. Определение гранулометрического состава измельченных цементов проводилось на лазерном гранулометре М^е^гег согласно инструкции к прибору. Определение тепловыделения при гидратации цементов проводилось на калориметре ТГЦ-1М, согласно инструкции к прибору. Для исследования прочностных характеристик цементного камня формовались образцы - балочки с размерами 10x10x30 мм из цементного теста с постоянным водоцементным отношением равным 0,3.

Применение растворов солей в качестве интенсификатора помола цемента повысило удельную поверхность цемента (рис. 1). Наибольшее увеличение удельной поверхности по сравнению с исходным измельченным цементом на 11% и 8% наблюдается в случае измельчения в течение 5 минут с введением при измельчении цемента 0,08% масс, по массе материала, раствора формиата натрия и 0,04% масс, раствора ацетата кальция соответственно. Таким образом, данные концентрации являются оптимальными.

700

1 мин

2 мин

3 мин п 4 мин  5 мин

Б/д 0,04% 0,08% 0,04% Ацетат 0,08% Ацетат

Формиат Формиат Кальция Кальция Натрия Натрия

Рис. 1. Помол цемента на мельнице типа АПР с добавлением растворов солей

Гранулометрические характеристики измельченных цементов приведенные в таблице, показывают что при введении растворов солей оптимальных концентраций, при измельчении в течение 5 минут, у измельченных цементов наблюдается уменьшение среднего объемного размера частиц, по сравнению с исходным измельченным цементом без введения при измельчении растворов солей. Также у цементов измельченных с введением растворов солей наблюдается увеличение содержания тонкой фракции менее 5 мкм. Увеличение содержания фракции менее 5 мкм повышает прочностные характеристики твердеющего цементного камня в ранние сроки твердения.

0 X VI в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 5

Гранулометрические характеристики измельченных цементов при измельчении в течение 5 минут

Состав Средний объемный размер частиц О [4.3] Количество фракции менее., %

88,9 мкм 48,3 мкм 30,53 мкм 4,88 мкм 1,06 мкм

Б/Д 18,01 98,28 92,48 83,76 21,82 4,37

0,08% Формиат натрия 16,96 99,02 92,67 83,30 27,85 6,21

0,04% Ацетат кальция 16,42 99,01 93,03 83,87 29,22 6,10

Гранулометрические кривые характеризующие гранулометрический состав цементов, представленные на рисунке 2, также подтверждают увеличение содержания тонкой фракции менее 5 мкм и уменьшение содержания крупной фракции более 100 мкм у цементов измельченных в течение 5 минут с введением растворов солей, по сравнению с исходным измельченным цементом.

Рис. 2. Гранулометрический состав цементов измельченных в течение 5 минут

Суммарное тепловыделение (рис. 3) показывает увеличение тепловыделения в течение первых 10 часов при твердении цементов измельченных с введением при измельчении растворов солей по сравнению с тепловыделением при твердении исходного цемента. Это свидетельствует об увеличении активности цементов в начальные сроки твердения, таким образов, введенные при измельчении растворы солей сохранили эффект ускорителей схватывания при твердении цемента.

О Я & X VI в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. №5

Прочностные характеристики цементного камня с введенными при помоле растворами солей не ухудшились по сравнению с прочностью исходного цементного камня (рис. 4 А, Б) наблюдается даже некоторое увеличение прочности на сжатие цементного камня.

Б/Д

0,08% Формиат натрия

3 часа

5 часов

10 часов п 24 часа  48 часов

0,04% Ацетат кальция

Рис. 3. Суммарное тепловыделение цементов при гидратации

Б/Д 0,08% 0,04% Формиат Ацетат натрия кальция

7 сутки  28 сутки

120

100

н

I

о

л

&

о

X

з-о о.

Б/Д 0,08% 0,04% Формиат Ацетат натрия кальция

7 сутки  28 сутки

Рис. 4. Прочностные характеристики цементного камня

Исходя из перечисленных выше данных можно сделать вывод что растворы солей электролитов возможно использовать в качестве интенсифи-

0 it & I U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 5

каторов помола цемента, при этом у измельченных цементов наблюдается увеличение удельной поверхности и увеличение содержания тонкой фракции по сравнению с исходным измельченным цементом. Введенные при измельчении соли сохранили свойства ускорителей схватывания цемента и не ухудшили прочностные характеристики цементного камня.

УДК 66.047

1 11 2

A.C. Липатьев , Е.Х. Мамаджанова , B.C. Рыженков , П.А. Вятлев ,

B.К. Сысоев2, В Н. Сигаев1

1. Центр оптического стекла Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Международная лаборатория функциональных материалов на основе стекла Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

2. Федеральное государственное унитарное предприятие «НПО им. С. А. Лавочкина», Химки, Московская обл., Россия

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ ДЛЯ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Experimental method for production radiation-resistant glass K-208 film with thickness of 80 microns to 0.5 mm or more, used as a protective coating of solar cells of spacecrafts, was developed. The obtained glass film is significantly thinner than industrial analogues and can considerably reduce the mass of products.

Разработана опытная технология ленты из радиационно-стойкого стекла К-208 толщиной от 80 мкм до 0,5 мм и более, применяемой в качестве защитного покрытия солнечных батарей космических аппаратов. Полученная стеклолента значительно тоньше промышленных аналогов и позволяет существенно снизить массу изделий.

Функционирование современных насыщенных оборудованием космических аппаратов требует значительных энергетических ресурсов, которые пополняются главным образом от фотоэлектрических преобразователей - солнечных батарей. Поскольку удельная мощность современных солнечных батарей составляет 300-400 Вт/м2, то для обеспечения электроэнергией крупного космического аппарата площади солнечных батарей должны составлять десятки квадратных метров (рис. 1).

Главную опасность для солнечных батарей в космосе представляют космическая радиация и метеорная пыль, вызывающие эрозию поверхности кремниевых элементов и ограничивающие срок службы батарей. Поэтому их защищают оптически прозрачными покрытиями [ 1 ].

В зарубежных солнечных батареях используются пластины, изготовленные из четырех типов стекла - СМХ, CMZ, CMG и СМО, разработанных фирмой «QioptiQ» (Великобритания) [2]. В России используют радиацион-но-стойкое стекло марки К-208, состав которого приведен в таблице. В стекле К-208 применяется протектор СеОг. Церий легко изменяет валентность в