Закрытое акционерное общество «Урал-Омега»
+7 (499) 704-48-08
+7 (3519) 22-00-49
+7 (499) 704-48-08
+7 (3519) 22-00-49

Зерновой состав мрамора центробежно-ударного измельчения

Артамонов А.В., Гаркави М.С., Кушка В.Н.

Измельчительные комплексы КИ
на основе центробежно-ударной мельницы МЦ хорошо зарекомендовали себя при измельчении материалов различной плотности (1,5-4 г/ см3) и твердости (1-9 единиц по шкале Мооса). В настоящее время в России и странах СНГ находится в эксплуатации более 38 единиц комплексов КИ по производству тонких порошков для различных целей, в том числе более 10 по производству молотового мрамора (микрокальцита) различных марок.

Производители микрокальцитов для сухих строительных смесей оценивают тонкость помола своих продуктов, как правило, по верхней границе - максимальному размеру зерна и по медиане распределения d50. Однако при одинаковых условиях измельчения молотый мрамор различной природы может иметь существенные различия в зерновом составе, имея при этом равные значения наибольшего размера зерна или d50.

В работе анализировались результаты определения зернового состава микрокальцитов на основе белого мрамора различных месторождений (Коелгинского, Еленинского Челябинской области, а также Полевского Свердловской области), которые были получены на промышленных и полупромышленных установках комплексов КИ при одинаковых условиях. Линейная скорость вращения ускорителя частиц составила 96 м/с. Зерновой состав порошков определялся лазерным анализатором размеров частиц «Mastersizer 2000».

Среди многочисленных результатов определения зернового состава были отобраны 3, которые имели практически одинаковые значения медианы распределения d50.

Существенные различия в зерновых составах можно увидеть исходя из дифференциальных кривых распределения частиц по размерам измельченного мрамора Коелгинского (№1) и Полевского (№2) месторождений (рис. 1).

Рис. 1. – Кривые распределения частиц мрамора по размерам при равных показателях d50

 Максимум кривой распределения микрокальцита №2 расположен левее и значительно выше максимума кривой, характеризующей зерновой состав мрамора Коелгинского месторождения. Кроме того, максимальный размер зерна у мрамора №1 значительно выше. Таким образом, форма кривой измельченного мрамора Полевского месторождения свидетельствует о том, что такой материал обладает более однородным зерновым составом, то есть размеры частиц сосредоточены в более узком диапазоне. Такие различия в гранулометрических составах могут быть объяснены различной структурой горной породы – размером кристаллов и характером границ между ними, степенью метаморфизма и т. д.

Для определения численного значения степени однородности распределения нанесем опытные точки в координаты lg(d)-lglg(100/Q) (d – размер частиц, мкм; Q – содержание частиц размером более d), то есть, предположим, что зерновой состав мрамора соответствует уравнению Розина-Раммлера. На рис. 2. в качестве примера нанесены точки для
мрамора №2.

Рис. 2. – Зерновой состав мрамора Полевского месторождения в координатах lg(d)-lglg(100/Q)

Предварительно было отмечено, что через опытные точки в определенном диапазоне размеров частиц (2,4-84,1 мкм) можно провести прямую линию с коэффициентом достоверности R2=0,9946. Однако далее было определено, что если разделить весь диапазон крупности на два, то на каждом отрезке можно провести прямую с R2>0,999. Точка, соединяющая эти отрезки, имеет значение d=25,1 мкм. Коэффициент однородности зернового состава в области крупных размеров составляет 1,3821 и превышает данный показатель равный 1,0557 в области 2,4-25,1 мкм, что свидетельствует о большем сосредоточении частиц в интервале крупных размеров. Это связано с технологией измельчения в комплексах КИ, при которой частицы материала после единичного свободного удара о преграду направляются воздушным потоком в классификатор, не претерпевая дополнительных напряжений, таким образом, происходит некоторое накопление материала в диапазоне больших размеров. Точка излома, по-видимому, связана с настройкой классификатора, который направляет крупные частицы на доизмельчение. Излом прямой линии в данном случае, по-видимому, не может быть связан со структурой мрамора, поскольку размер кристаллов даже у мелкокристаллической горной породы составляет порядка 0,1-0,3 мм, что значительно превышает размер частиц в измельченном материале.

Такой характер распределения, а именно два прямых участка с различной степенью однородности в координатах lg(d)-lglg(100/Q) имеют и микрокальциты на основе других месторождений (табл. 1).

Таблица 1.

Коэффициенты однородности зернового состава измельченного мрамора

№ п/п

Месторождение мрамора

d50, мкм

Коэффициент однородности зернового состава при различных диапазонах размеров частиц

Диапазон малых размеров

Диапазон больших размеров

1

Коелгинское

25,6

0,862

(при 3,0-44,7 мкм)

1,159

(при 44,7-133,4 мкм)

2

Полевское

25,7

1,056

(при 2,4-25,1 мкм)

1,382

(при 25,1-84,1 мкм)

3

Еленинское

24,5

1,001

(при 2,3-20,0 мкм)

1,296

(при 20,0-96,3 мкм)

 

Из таблицы 1 следует, что, несмотря на одинаковые показатели d50, наименьший показатель однородности имеет микрокальцит на основе мрамора Коелгинского месторождения, что может свидетельствовать о более плотной укладке его частиц в насыпанном состоянии и о меньшей водопотребности такого материала в составе сухих строительных смесей. Влияние зернового состава порошка на его водопотребность и реологические свойства на примере цемента исследовалось ранее [1,2]. Мрамор №1 имеет наибольший максимальный размер зерна, что при прочих равных условиях может ограничивать его применение в смесях, предназначенных для окончательной обработки поверхностей. Микрокальциты №2 и №3 имеют схожие зерновые составы и по показателю однородности должны иметь более высокую водопотребность.

Таким образом, результаты определения зернового состава измельченного в комплексах КИ мрамора показали следующее:

- на зерновой состав конечного продукта оказывает влияние структура мрамора, поэтому при равной тонине помола, оцениваемой медианой распределения, зерновые составы порошков полученных из мрамора различных месторождений существенно различаются;

- установлено, что в координатах lg(d)-lglg(100/Q) имеется два прямых участка с коэффициентом достоверности R2>0.999, что является особенностью измельчения в КИ.

- по коэффициенту однородности зернового состава измельченного мрамора можно оценить свойства, влияющие на качество конечного продукта, в состав которого он входит.

Список литературы:

  • Артамонов А.В., Гаркави М.С., Кушка В.Н. Гранулометрический состав портландцементов центробежно-ударного измельчения // Цемент и его применение. 2007. № 2. С. 54—56.
  • Артамонов А.В., Кушка В.Н. Оптимизация физико-технических цементов, полученных в центробежно-ударной мельнице // Строит. материалы. 2008. №11. С. 70—71.
Скачать статью () в PDF