Контроль карбонатных материалов

Ф. 7.03-03

 

 

Е.С. Дубинина

 

 

МЕТОДИЧЕСКие указания

По выполнению лабораторных работ

По дисциплине

МОНИТОРИНГ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Шымкент, 2016 г.

 

 

Министерство образования и науки Республики Казахстан

 

южно-казахстанский государственный университет им.м.ауЭзова

 

Кафедра «'Технологии цемента, керамики и стекла»

 

 

Е.С. Дубинина

 

МЕТОДИЧЕСКие указания

По выполнению лабораторных работ

По дисциплине

МОНИТОРИНГ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

 

для магистрантов специальности 6М075300 – Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов обучающихся, по Государственной программе индустриально-инновационного развития -2 Республики Казахстан (ГПИИР-2)

 

Шымкент, 2016 г.

УДК 666.94

 

Составители: Е.С. Дубинина. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Мониторинг производства силикатных и строительных материалов»..- Шымкент: Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова, 2016, - 96 с.

 

 

Методические указания составлены в соответствии с требованиями рабочего учебного плана и программой дисциплины «Контроль качества сырья и готовой продукции в производстве цемента» и включает все необходимые сведения для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Контроль качества сырья и готовой продукции в производстве цемента».

Методические указания необходимы для закрепления основных положений курса «Мониторинг производства силикатных и строительных материалов», обеспечение базовыми знаниями, лежащими в основе профессиональной деятельности в области химической технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов. Методические указания содержат: введение, краткие теоретические сведения, тематики занятий, методики выполнения работ, список оборудования и инструментов, контрольные вопросы, список литературы.

 

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Мониторинг производства силикатных и строительных материалов» предназначено для магистрантов специальности 6М075300 - Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов обучающихся, по Государственной программе индустриально-инновационного развития -2 Республики Казахстан (ГПИИР-2)

 

 

Рецензенты: Таймасов Б.Т. – д.т.н., профессор каф. ТЦКиС

 

Рассмотрены и рекомендованы к печати: заседанием кафедры «Технологии цемента, керамики и стекла» (протокол №1 от 27.08 2015 г.)

 

комитетом по инновационным технологиям обучения и методической обеспеченности высшей школы «Химическая инженерия и биотехнология» (протокол № 1 от 28.08 2015 г.)

 

Рекомендованы к изданию Учебно-методическим советом ЮКГУ им. М.Ауезова, протокол № ___ от «____» _______ 201__ г.

 

 

© Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова

 

Ответственный за выпуск: Дубинина Е.С.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Лабораторная работа № 1 Контроль карбонатных материалов
Лабораторная работа №2 Контроль материалов, содержащих сульфат кальция
Лабораторная работа №3 Контроль глинистых материалов
Лабораторная работа №4 Минералогический анализ клинкера
Лабораторная работа №5 Определение физико-механические показатели цементов по ГОСТ 30744
Лабораторная работа №6 Определение вещественного состава цементов
Лабораторная работа №7 Контроль внешнего вида, размеров, точности геометрических форм керамических материалов
Лабораторная работа №8 Определение водопоглощения керамических материалов
Лабораторная работа №9 Определение пределов прочности на сжатие керамического кирпича и камней по ГОСТ 8462
Лабораторная работа № 10 Контроль твердения бетона
Лабораторная работа № 11 Определение качества бетона
Порядок проведения и сдачи лабораторной работы
Требования безопасности
Список литературы

Введение

Контроль качества (Quality Control) – любая плановая и систематическая деятельность, проводимая на производственном предприятии (в производственной системе), которая реализуется для гарантированного подтверждения того, что производимые товары, услуги, выполняемые процессы соответствуют установленным требованиям клиентов (стандартам).

В соответствии со стандартом ISO 9000:2000, дающим определения всем таким нормам, quality - совокупность определенных характеристик и свойств товара или услуги удовлетворять обозначенные потребности. Важно, чтобы выбранные характеристики были измеримы и могли контролироваться. К ним могут относиться физические величины, а также характеристики, имеющие отношение к торговле, или к клиентам. Характеристики могут быть самыми разными, две основные подгруппы – это качественные и количественные, каждая из которых может определяться либо точно, либо иметь определенный интервал. Кроме того, могут присутствовать допустимые отклонения.

Действенность производственного контроля зависит от правильного выбора мест отбора проб и определения технологических параметров (температура, влажность, подвижность смесей и т. д.); соответствия свойств пробы свойствам материала, а также от периодичности отбора проб и их величины.

В настоящее время созданы способы автоматического отбора проб материалов в процессе их переработки. Частота операций отбора проб и величина последних зависят от степени однородности материалов, размера потока, гранулометрии (при кусковых материалах) и других условий. Отбор и подготовка проб проводятся по стандартной методике.

Технологический контроль играет весьма существенную роль в работе каждого завода. Он обеспечивает поддержание оптимальных параметров и показателей технологического процесса на всех переделах производства и тем самым оказывает решающее влияние не только на получение продукции заданного качества, но и на экономику всего предприятия.

Основными задачами технологического контроля цементного производства являются:

1) обеспечение выпуска цемента заданного качества;

2) паспортизация отгружаемого цемента;

3) контроль качества поступающих топлива, корректирующих добавок, гипса, гидравлических и иных материалов;

4) анализ и обобщение результатов контроля отдельных операций и участков с целью совершенствования технологических процессов и разработки лучших технологических параметров.

К задачам технологического контроля тесно примыкают вопросы, связанные с приготовлением сырьевой смеси заданного химического состава предусматривающие систематическое изучение сырьевой базы, подбор рационального минералогического состава клинкера и соответственно химического состава сырьевой смеси, расчеты компонентного состава смесей и руководство их приготовлением.

Целью модуля "Мониторинг производства силикатных и строительных материалов" является обеспечение базовыми знаниями, лежащими в основе профессиональной деятельности; обеспечение научными знаниями в области методологии; развитие практического опыта и профессиональных навыков в области химической технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов; развитие научно-исследовательского мышления.

Задачи модуля - после того, как магистры завершили изучение данного курса, они должны быть в состоянии:

- представлять основные задачи контроля цементного производства;

- понимать сущность контроля качества сырья и готовой продукции;

- анализировать качество сырья и готовой продукции с целью оптимизации и контроля технологических параметров обжига клинкера и помола цемента

- описывать схему технологического контроля производства цемента;

- обобщать и анализировать данные по состоянию технологических процессов, качеству продукции и экономическим показателям с целью совершенствования производственных процессов и уточнения технологических нормативов и схем контроля;

- оценивать полученные данные по качеству сырья, полуфабрикатов и готовой продукции с целью разработки вариантов модернизации и реконструкции технологических линий для выпуска силикатных материалов с улучшенными свойствами, технологических параметров получения высокоактивных клинкеров для производства высокомарочных цементов, специальных и смешанных цементов, магнезиальных и композиционных силикатных материалов

- изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования для написания магистерской диссертации;

- оформлять и писать научные статьи оценивая качество сырья и готовой продукции.

Пререквизиты: Для освоения изучаемого модуля необходимы знания, полученные магистрантами при изучении специальных модулей бакалавриата (Химическая технология вяжущих материалов, Специальная технология вяжущих материалов и т.д.).

Постреквизиты: Оптимизация технологических процессов и свойств цементов; Экспериментально-исследовательская работа магистранта.

 

 

Лабораторная работа № 1

Контроль карбонатных материалов

 

Цель работы: проверка качества карбонатных материалов

 

Теоретические сведения

 

Карбонатные породы

Они широко распространены в природе, что способствует развитию на их основе производства цемента. Из карбонатных пород используют известняк, мел, известняк-ракушечник, мрамор, известковый туф, мергели и др. Все эти породы содержат в основном углекислый кальцит CaCO3. Известняки состоят из кристаллов кальцита различных размеров. Мел представляет собой рыхлую, слабо сцементированную породу с землистым илом. Качество карбонатного сырья зависит от его структуры, количества примесей, равномерности их распределения в массе сырья. Для производства цемента пригодны карбонатные породы при содержании 40-43,5 % CaО и 3,2-3,7 % MgO. Желательно, чтобы содержание Na2O и К 2О в сумме не превышало 1 %, а SO3 – 1,5-1,7 %. Более благоприятны породы с постоянным химическим составом и однородной мелкокристаллической структурой. полезны примеси тонкодисперсных глин и аморфного кремнезема при равномерном их распределении в карбонатной породе. Особым видом карбонатного сырья является мергель - переходная горная порода от известняков к глинам. Мергель представляет собой природную тонкодисперсную смесь осадочного происхождения глинисто-песчаных пород(20-50%) и углекислый кальция (50-80 %). В зависимости от содержания CaCO3 мергели подразделяются на песчаные, глинистые и известковые. Наиболее ценное сырье – известковый мергель, содержащий 75-80 % CaCO3 и 20-25 % глины. По химическому составу он близок к портландцементной сырьевой смеси. Такой состав сырья существенно упрощает технологию производства. Мергели, в которых содержание CaCO3 соответствует составу портландцементной сырьевой смеси, называют натуральной. От качества сырья зависят температура обжига, производительность печей и свойства конечного продукта. Чем выше плотность известняков, тем труднее идет процесс обжига. Свойства сырья влияют на выбор обжигового агрегата.

Известняковую (доломитовую) муку в зависимости от предела прочности карбонатных пород при сжатии в насыщенном водой состоянии или марки по прочности отсевов дробления по ГОСТ 8267 подразделяют на четыре класса:

1-й класс - прочность до 20 МПа;

2-й класс - прочность св. 20 до 40 МПа;

3-й класс - прочность св. 40 до 60 МПа;

4-й класс - прочность св. 60 МПа.

Известняковую (доломитовую) муку в зависимости от зернового состава подразделяют на три марки (для классов 1, 2, 3) - А, В, С и на две марки для класса 4 - А и С (таблицы 1 - 3).

Известняковую (доломитовую) муку марки А в зависимости от массовой доли влаги подразделяют на две группы: группа 1 и группа 2 (таблицы 1 - 3).

С целью снижения смерзаемости известняковой (доломитовой) муки марок В и С с массовой долей влаги более 6 % в период с октября по март должны применяться профилактические добавки или способы, обеспечивающие сохранение сыпучести.

Для комплексной оценки качества известняковой (доломитовой) муки применяют показатель, характеризующий содержание активно действующего вещества (АДВ), учитывающий массовую долю карбонатов кальция и магния, влаги и зерновой состав в зависимости от класса известняковой (доломитовой) муки.

Физико-химические показатели известняковой (доломитовой) муки указаны в таблицах 1 - 3.

 

Таблица 1

Физико-химические показатели известняковой (доломитовой) муки

 

Наименование показателя	Известняковая (доломитовая) мука марки А
1-й класс	2-й класс	3-й класс	4-й класс
Предел прочности исходной карбонатной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии	Менее 20 МПа	Св. 20 до 40 МПа	Св. 40 до 60 МПа	Св. 60 МПа
Суммарная массовая доля карбонатов кальция и магния, %, не менее
Зерновой состав, %, полные остатки на ситах: 5 мм не более 3 мм не более 1 мм не более
3*
Массовая доля влаги, %, не более: октябрь - март группа 1 группа 2 апрель - сентябрь группа 1 группа 2
1,5	1,5	1,5	1,5
6,0	6,0	6,0	3,0
1,5	1,5	1,5	1,5
6,0	6,0	6,0	3,0
Показатель АДВ, %, не менее: группа 1 группа 2
* Для известняковой (доломитовой) муки марки А класса 1 (группа 2) допускается остаток на сите 3 мм не более 5 %.

 

 

Таблица 2

 

Наименование показателя	Известняковая (доломитовая) мука марки В
1-й класс	2-й класс	3-й класс	4-й класс
Предел прочности исходной карбонатной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии	Менее 20 МПа	Св. 20 МПа до 40 МПа	Св. 40 МПа до 60 МПа	Св. 60 МПа
Суммарная массовая доля карбонатов кальция и магния, %, не менее				-
Зерновой состав, %, полные остатки на ситах:
10 мм не более				-
5 мм не более				-
3 мм не более				-
1 мм не более				-
Массовая доля влаги, %, не более:
без введения профилактической добавки
октябрь - март	6,0	6,0	6,0	-
апрель - сентябрь	15,0	12,0	8,0	-
с введением профилактической добавки
октябрь - март	15,0	12,0	8,0	-
Показатель АДВ, %, не менее				-

 

 

Таблица 3

 

Наименование показателя	Известняковая (доломитовая) мука марки С
1-й класс	2-й класс	3-й класс	4-й класс
Предел прочности исходной карбонатной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии	Менее 20 МПа	Св. 20 МПа до 40 МПа	Св. 40 МПа до 60 МПа	Св. 60 МПа
Суммарная массовая доля карбонатов кальция и магния, %, не менее
Зерновой состав, %, полные остатки на ситах:
10 мм не более
5 мм не более
3 мм не более
1 мм не более
Массовая доля влаги, %, не более:
без введения профилактической добавки
октябрь - март	6,0	6,0	6,0	3,0
апрель - сентябрь	15,0	12,0	8,0	8,0
с введением профилактической добавки
октябрь - март	15,0	12,0	8,0	8,0
Показатель АДВ, %, не менее
Примечание - Для известняковой (доломитовой) муки марки С, выпускаемой А/П «Касимовнеруд», разрешается отклонение отдельных показателей от установленных настоящим стандартом, при условии, что содержание АДВ снижается не более чем на 10 %.

Методика исследования:

Для отбора проб известняковой (доломитовой) муки применяют механические или ручные пробоотборники, обеспечивающие извлечение проб известняковой (доломитовой) муки в процессе ее транспортирования. Масса точечной пробы должна быть не менее 500 г.

Для получения объединенной пробы точечные пробы, тщательно перемешивают и сокращают квартованием или с помощью желобчатого делителя до получения лабораторной пробы массой не менее 200 г.

Масса лабораторной пробы должна обеспечивать проведение всех предусмотренных стандартом испытаний. Допускается проводить несколько испытаний, используя одну пробу, если в процессе испытаний определяемые свойства известняковой (доломитовой) муки не изменяются. При этом масса лабораторной пробы должна быть не менее чем в два раза больше суммарной массы, необходимой для проведения испытаний.

Для каждого испытания из лабораторной пробы отбирают аналитическую пробу.

Из аналитической пробы отбирают навески в соответствии с методикой испытаний.

Из точечных проб образуют объединенную пробу, характеризующую контролируемую партию. Путем усреднения и сокращения готовят две лабораторные пробы. Одна проба предназначена для проведения испытаний, другая - для арбитражной проверки.

 

Общие требования

Пробы взвешивают с погрешностью не более 0,1 % массы, если в стандарте не даны другие указания.

Пробы или навески высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре (105 ± 5) °С до тех пор, пока разница между результатами двух взвешиваний будет не более 0,1 % массы. Каждое последующее взвешивание проводят после высушивания в течение не менее 1 ч и охлаждения не менее 45 мин.

Результаты испытаний рассчитывают с точностью до второго знака после запятой, если не даны другие указания относительно точности вычисления.

Температура помещения, в котором проводят испытания, должна быть (25 ± 10) ºС. Перед началом испытания пробы и вода должны иметь температуру воздуха в помещении.