RU2111184C1

RU2111184C1 - Method for quantitatively determining contents of slag and other mineral additives in cements

Info

Publication number: RU2111184C1
Application number: RU96113967A
Authority: RU
Inventors: Ш.М. Рахимбаев; Е.А. Поспелова
Original assignee: Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: production of building materials. SUBSTANCE: first, samples are prepared with predetermined content of components to be analyzed, followed by measuring degree of whiteness of resulting powdery mixture using whiteness measuring instrument either visually, or by comparing whiteness of reference sample with actually measured degree of whiteness of mixture. As a result, percentage of components to be analyzed are determined. Method is fool-proof. EFFECT: high-speed analytical procedure; accessibility and easy availability for enterprises due to considerable simplification and reduction of cost. 2 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству и применению цементов с добавками, в том числе шлаков. The invention relates to the construction materials industry, in particular to the production and use of cement with additives, including slag.

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. In the cement industry, a group of methods is known for determining the content of blast furnace granulated slag and some other mineral additives based on the use of various chemical analysis methods for individual components and their mixtures. So, for example, in [1 and 2] it is proposed to determine the slag content in slag Portland cement and Portland cement with additives using chemical analysis by the content of calcium oxide.

Недостатками этих методов является то, что методы отличаются большой стоимостью, требуют высокой квалификации исполнителя и применения сложных дорогостоящих приборов. The disadvantages of these methods is that the methods are very costly, require highly skilled performer and the use of complex expensive devices.

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. The closest technical solution is a method for determining the content of slag and other mineral additives in cement using x-ray spectral analysis [3], including the preparation of reference samples with a given content of the desired component, measuring the content of the desired components and judging their percentage in the prepared mixture by comparing the measured indicator with ethanol. In this case, the reflection intensities corresponding to manganese and calcium were used as an indicator. The accuracy of the analysis depends on which of the intensities of the reflections was used as its characteristic, manganese or calcium. For slag Portland cement, the accuracy of the analysis was higher in intensity of manganese reflections.

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. The disadvantages of this method are as follows. This method is very labor intensive and requires a lot of time (up to several hours for one analysis). In addition, such determinations can only be performed by highly qualified analytical chemists using special equipment or by experienced physicists with the skills to set up such sophisticated instruments as an X-ray analyzer. In addition, the X-ray emission analyzer is an extremely complex and expensive installation, inaccessible to most enterprises and research organizations.

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. The invention is aimed at increasing the speed of analysis, ensuring the availability of the proposed method for most enterprises due to its significant simplification and cost reduction. In addition, its use does not require highly skilled performer.

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. This problem is solved in that in the inventive method for determining the content of slag and other mineral additives in cements, including the preparation of reference samples with a given content of the desired component, measuring the content of the desired components and judging their percentage in the prepared mixture by comparing the measured value with ethanol, as an indicator, the degree of whiteness of the powder mixture is used, which is determined using a device for measuring the whiteness of materials or visually by comparing the whiteness of the test sample with ethanol.

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". A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that as a measure of the content of the desired components using the degree of whiteness of the powder mixture, which is determined using a device for measuring the whiteness of materials or visually by comparing the whiteness of the test sample with ethanol. The analysis is carried out within a few minutes and does not require highly skilled performer. In addition, the device with which the inventive method for determining the content of slag and other mineral additives in cements is carried out is one of the most simple and reliable devices, the cost of which is several orders of magnitude lower than the cost of an X-ray emission analyzer. In addition, a comparative analysis of the proposed method with the prototype shows that the claimed solution is not inferior to the prototype in accuracy, and in some cases exceeds it. Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "novelty."

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". In the study of other well-known technical solutions in this technical field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "inventive step".

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. The proposed method is based on the difference in the chemical and mineralogical composition of Portland cement and mineral additives (for example, slag, ash). The darker color of Portland cement in comparison with mineral additives is due to the increased content of coloring oxides of iron, chromium, manganese and others. The analytical determination of these elements by chemical or X-ray analysis is difficult due to the inconsistent and low content, as well as the possible coincidence of the content of individual transition elements in Portland cement and in a mineral additive. In this regard, as an integral characteristic of the content of coloring elements in Portland cement and mineral additives, the applicant proposes to use the degree of whiteness of the mixtures. At the same time, as a criterion for the quantitative composition of a mixture of cement with mineral additives, it is not its chemical composition, determined in one way or another, but a completely different physical property, namely the whiteness of the material. Due to the fact that the applicant proposes to use not the chemical composition but the physical property to determine the composition of slag cement and other mixtures, then in the case the hardware design of the method; instead of devices for chemical analysis, or an X-ray emission analyzer, use, for example, a photoelectric gloss meter or a device similar in principle to operation.

Предлагаемый способ определения содержания шлака и других минеральных добавок в цементах реализован следующим образом. The proposed method for determining the content of slag and other mineral additives in cements is implemented as follows.

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. A. Using the device, the photoelectric gloss meter. Ground slag (Novolipetsk Metallurgical Plant) and cement (ПЦ 400 DO Belgorod cement plant) are separately sieved through a sieve 008. Separately prepare reference samples with a given slag content of the compositions: 20% slag and 80% cement; 30% slag and 70% cement; 50% slag and 50% cement; 70% slag and 30% cement; 80% slag and 20% cement. Each of the samples weighing 5-10 g is thoroughly mixed. Then, with each of the reference samples, the following operations are performed: applied to a substrate or plate; level the layer of the powder mixture; measure the slag content with the help of the device photoelectric gloss BF-2. the measurement results are summarized in table. 1. Thus, the recorded readings of the device in the study of reference samples with a given content of slag are ethanol. Then build a nursing graph of the dependence of the readings of the device (table. 1, column 3) from the actual content of slag in the reference samples (table. 1, column 1). The obtained straightforward relationship determines the content of slag by the proposed method. The results are plotted in table. 1 (column 2). In the future, the percentage of slag in the mixture with Portland cement is judged by comparing the measured indicator with the standard. Reference samples are prepared in the same way and make up a standard for a mixture of Portland cement with fly ash (Gubkinskaya TPP). The results are summarized in table. 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. Analyzing the results obtained during the experiments, we can conclude that the influence of the readings of the device (in percent relative to the standard of the device) on the percentage of mineral additives has a straightforward relationship. The absolute error in determining the content of mineral additives in their mixture with Portland cement is at the level of traditional methods.

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. B. Visual method (without device). Ground slag (Novolipetsk Metallurgical Plant) and cement (PT 400 DO Belgorod cement plant) are separately sieved through a sieve 008. Separately prepare reference samples with a given slag content of compositions similar to item A. Reference samples in an amount of 100-200 g are prepared, for example, by pouring into test tubes of transparent glass, signing, and set them in order of increasing slag content. The range of variation of the slag content in the mixtures is selected based on the required determination accuracy. The analyzed sample is poured into the same test tube, at the same degree of compaction, and its color is visually compared with the reference samples. Similarly, in the case of determining the content of other mineral additives. That is, for each additive in cement, the content of which is required to be determined, they prepare their own series of reference samples.

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. Using the proposed method for determining the content of slag and other mineral additives in cements provides the following advantages compared to existing methods: significant simplification and acceleration of analysis; reduction of its cost due to the acceleration of the analysis and the use of cheaper equipment, compared with the x-ray analyzer; reduction of the wage fund due to the analysis by specialists of low qualification.

Claims

A method for determining the content of slag and other mineral additives in cements, including the preparation of reference samples with a given content of the desired component, measuring the content of the desired component and judging their percentage in the prepared mixture by comparing the measured indicator with the standard, characterized in that the indicator is used the degree of whiteness of the powder mixture, which is determined using a device for measuring the whiteness of materials or visually by comparing the whiteness of researched the sample with a standard.