СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
METHOD OF GRINDING AND MECHANICAL ACTIVATION OF PORTLAND CEMENT

Изобретение относится к области строительных материалов и изделий, а именно к области активации портландцементов путем механического воздействия на них, и может быть использовано в строительстве и других отраслях, применяющих портландцемент.
Известен способ обработки материалов в реакционной емкости (см. авторское свидетельство SU №505671 C09J 3/26, опубликовано 05.03.76, Бюллетень №9). Реакционная емкость имеет неравноосные ферромагнитные тела, на которые воздействуют бегущим, например вращающимся, электромагнитным полем. Под воздействием электромагнитного поля неравноосные частицы совершают сложное движение во всем объеме реакционной емкости: вращение с большой скоростью вокруг своей малой оси, движение в радиальной плоскости, магнитострикционные колебания, соударения между собой и о стенки реакционной емкости и т.д. Частота колебаний зависит от напряженности магнитного поля, скорости его движения, магнитных свойств элементов, их геометрических размеров и т.д. В результате воздействия на компоненты реакционной смеси сложного движения ферромагнитных тел, находящихся в зоне электромагнитного поля, происходит активация и диспергирование находящихся в реакционной емкости веществ.
Наиболее близким техническим решением является способ обработки материалов, приведенный в описании изобретения (патент RU №2072257 «Аппарат вихревого слоя», МПК B01F 13/08, опубликован 27.01.1997 г.), включающий подключение системы охлаждения, подачу энергии, подачу обрабатываемого продукта, обработку продукта ферромагнитными иглами, направление обработанного продукта на дальнейшую переработку или потребителю.
Известный способ позволяет диспергировать обрабатываемые вещества и повышать их активность, но не полностью учитывает исходные свойства материала и параметры обработки в аппарате вихревого слоя, что не позволяет достичь стабильного, максимально возможного эффективного воздействия на обрабатываемый материал.
Задачей изобретения является повышение степени обработки портландцемента для достижения максимального увеличения его активности при минимальной продолжительности обработки.
Сущность изобретения заключается в том, что способ измельчения и механической активации портландцемента, включающий подключение системы охлаждения, подачу энергии, подачу обрабатываемого продукта, обработку продукта ферромагнитными иглами, направление обработанного продукта на дальнейшую переработку или потребителю, при этом для обработки продукта используются ферромагнитные иглы, при следующих показателях:
- масса ферромагнитных игл в рабочей камере - 550±10 г;
- отношение массы обрабатываемого портландцемента к массе ферромагнитных игл - от 1:1,08 до 1:1,12;
- отношение длины ферромагнитной иглы к ее диаметру l/d=10 при длине иглы 20±2 мм;
- время обработки портландцемента - 30±5 с.
Технический результат: за счет введения предлагаемых показателей ферромагнитных игл получаем повышение эффективности обработки портландцемента (как свежего, так и с истекшим сроком хранения) с целью увеличения его активности, при минимальной необходимой продолжительности процесса активации.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом/ В систему охлаждения установки подается охладитель, затем подается электропитание и обрабатываемый цемент.
Предварительно, в рабочую зону загружаются ферромагнитные иглы длиной 20±2 мм, диаметр (d) которых соотносится с длиной (1) в пропорции 1:10 (l/d=10). Данное соотношение является оптимальным для цемента по эффективности воздействия и подобрано опытным путем. Оптимальная для имеющейся установки масса ферромагнитных игл также подобрана опытным путем и составляет 550±10 г. При этом масса одновременно находящегося в рабочей зоне портландцемента должна обеспечивать соотношение массы обрабатываемого портландцемента и массы ферромагнитных игл в пределах от 1:1,08 до 1:1,12. При соблюдении данных параметров обработки портландцемента оптимальное время обработки составляет 30±5 секунд. Меньшее время воздействия не обеспечивает приемлемой величины активации. При увеличении времени обработки прирост активности незначителен, следовательно, дальнейшая обработка является нецелесообразной.
Под воздействием электромагнитного поля неравноосные частицы совершают сложное движение во всем объеме реакционной емкости: вращение с большой скоростью вокруг своей малой оси, движение в радиальной плоскости, магнитострикционные колебания, соударения между собой и с частицами обрабатываемого материала, его гомогенизацию и т.д. Частота колебаний зависит от напряженности магнитного поля, скорости его движения, магнитных свойств элементов, их геометрических размеров, массы и т.д. В результате воздействия на загружаемый в установку цемент сложного движения ферримагнитных игл, находящихся в зоне электромагнитного поля, происходит его активация и значительное диспергирование.
Измельченный таким образом и активированный цемент выгружается из установки и направляется на дальнейшую переработку, если она является частью технологической линии, или отправляется потребителю.
Данный способ обработки позволяет как повысить активность свежего цемента и интенсифицировать процессы структурообразования материалов, на его основе, так и восстановить, практически до исходной величины, активность цемента с истекшим сроком хранения или хранившегося в ненадлежащих условиях.
Для подбора оптимальных параметров был произведен ряд опытов по обработке Новороссийского портландцемента в аппарате вихревого слоя. Результаты приводятся в таблицах.
Таблица 1
Определение оптимальной массы ферромагнитных игл
Масса ферромагнитных игл, г
Отношение массы обрабатываемого материала к массе ферромагнитных игл
Среднее увеличение активности цемента, %
500
1:1
6,1
540
1:1,08
13,7
550
1:1,1
14,5
560
1:1,12
14,0
600
1:1,2
6,0
Таблица 2
Определение оптимального времени обработки портландцемента при массе ферромагнитных игл 550 г
Время обработки портландцемента, с
Среднее увеличение активности цемента, %
15
10,3
25
14,5
30
17,1
35
17,2
45
17,3
Таблица 3
Определение оптимального отношения длины ферромагнитной иглы к ее диаметру (l/d) при массе ферромагнитных игл 550 г и продолжительности обработки 30 секунд
Длина ферромагнитной иглы, мм
Величина отношения длины ферромагнитной иглы (l) к ее диаметру (d)
Среднее увеличение активности цемента, %
10
5
7,1
20
10
17,1
40
20
3,1