IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Известь, вяжущий материал, который получается обжигом и последующей переработкой мела, известняка и других минералов из карбонатной группы, содержащих менее 8 % глины. В сырье основную часть занимает карбонат кальция СаС0₃, в небольшом количестве содержатся карбонат магния MgС0₃ и некоторые примеси. Сырье обжигают в шахтных или вращающихся печах при температуре 900... 1200 °С [1].

Широко применяются в производстве известняки, имеющую плотную структуру, а мел, являясь наиболее мягкой породой, при обжиге в шахтных печах легко крошится и образует мелочь,ухудшающую тягу, что ведет к ухудшению качества продукции. Поэтому мел обжигается только во вращающихся печах [2].

По механической прочности на сжатие, МПа: твердые породы — более 60, породы средней твердости — 30—60, мягкие породы — 10—30 и очень мягкие — менее 10. Фракции сырья могут быть, мм: 5—20; 20—40; 40—80; 80—120; 120— 180, а также мягкие без деления на фракции [

При добыче железной руды в условиях АО «ЛГОК» сопутствующим элементом является мел, который добывается в больших объемах. Чтобы использовать этот мел для производства извести, нужно сначала определить его свойства. Поэтому на кафедре металлургии и металловедения были определены методики и подобраны приборы для определения свойств мела [4].

Определение открытой пористости горных пород способом взвешивания

Пористость как характеристика горной породы является следствием наличия в ней пор. В зависимости от характера связи друг с другом и окружающей средой все поры разделяют на открытые и закрытые. Открытые (эффективные) поры — поры, сообщающиеся с окружающей средой (атмосферой), закрытые (изолированные) — не сообщающиеся с атмосферой.

Проведение эксперимента:

1. Образец высушиваем при t = 103 ÷ 105°С до постоянной массы.

2. Высушенный образец взвешиваем на весах (рис. 1)

Рисунок 1. Весы аналитические

1. Высушенный и взвешенный образец насыщаем рабочей жидкостью до полного удаления из его пор пузырьков газа (около 30 минут).

2. После насыщения образец взвешиваем в рабочей жидкости.

3. Считаем пористость мела по формуле:

Pобщ=100*V_п/V_м

Pобщ=100*2,0081*10^-6/6*10^-6=33,46%

Определение прочности мела на сжатие

Показатель сопротивления горных пород разрушению при одноосном сжатии является наиболее общей характеристикой их прочностных свойств.

Метод предназначен для определения характеристик горных пород применительно к расчетам и проектированию горных работ, оборудования, проведения исследовательских и сравнительных испытаний.

Сущность метода заключается в измерении максимального значения разрушающего давления, приложенного к плоским торцам правильного цилиндрического или призматического образца через плоские стальные плиты. Нормативы метода предусматривают проведение испытаний на цилиндрических образцах пород диаметром 40—50 мм. Поверхности шлифуют, они должны быть строго параллельны друг другу и перпендикулярны к образующим цилиндра.

Прочность мела определялась на гидравлическом прессе (рис.2)

Рисунок 2 - Прибор для определения прочности

Предел прочности породы рассчитывают по формуле, Па

Предел прочности мела равен: ϭ_сж = 0,193*10/1,91=1,01 МПа

Химический состав мела

Feобщ	FeO	SiO2	Al2O3	CaO	MgO
0,10		0,46	0,29	55,45	0,17	0,012

Определение влажности методом высушивания

Влажность материала обусловлена содержанием в нем воды.

Метод высушивания состоит в воздушно-тепловой сушке небольшого, специально подготовленного объема навески материала до достижения равновесия с окружающей средой, что условно считается равноценным полному удалению влаги. Метод высушивания является наиболее точным и используется для поверки других методов. Влажность образца определяется разностью весов влажной и сухой навесок. Достоинство метода - простота и универсальность.

Определение влажности проводим следующим образом. Бюкс с крышкой предварительно высушиваем при температуре 100-105℃ до постоянной массы, охлаждаем в эксикаторе и взвешиваем. Все взвешивания проводим на аналитических весах. В бюкс отвешиваем навеску весом 2—5 г размолотого зерна. Открытый бюкс с навеской ставим в сушильный шкаф, подкладывая крышку под бюкс и высушиваем в течение 3 часов при температуре 105℃ (рис. 3 ),после охлаждаем в эксикаторе и взвешиваем. Затем повторно высушиваем и через 1 час повторяем ту же операцию охлаждения и взвешивания. Так поступаем до тех пор, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,005 г. В этом случае масса вещества считается постоянной.

Рисунок 3 –Сушильный шкаф

Влажность находим по формуле:

, где

Исходные данные:

Мел комовый:	Мел молотый:
mчаши =37,653 г mмела =3,006 г mобщая1=37,653 +3,006 =40,659 г	mчаши =24,361 г mмела =3,008 г mобщая1=24,361 +3,008 =27,369 г

После 2 часов высушивания в печи:

Мел комовый:	Мел молотый:
mобщая3=39,9197 г	mобщая3=27,3644 г

По формуле находим влажность мела.

Мел комовый:	Мел молотый:
W=(40,659-39,9197)*100/3,006=24,59%	W=(27,369-27,3644)*100/3,008=0,15%

Обжиг мела

Для проведения испытания отобрали куски мела размером около 20мм и загрузили их в печь, на заранее подготовленную решетку.

Выставили режим печи по следующим данным.

• Нагрев печи до 120°C -24 минуты

• Зона сушки при 120°C-15 минут

• Нагрев печи до 1000°C-90 минут

• Зона подогрева при 1000°C-90 минут

• Нагрев печи до 1300°C-50 минут

• Зона обжига при 1300°C-40 минут

После печи образцы положили в эксикатор.

Результаты эксперимента представлены на рис. 4.

Рисунок 4- График настройка режима печи

Определение температуры и времени гашения извести

После обжига извести провели ее гашение.

Методика проведения опыта:

В калориметр помещаем 10 г измельчённой извести и вливаем 20 мл воды, имеющей температуру 20°С, закрываем пробкой с термометром так, чтобы ртутный шарик термометра был погружён в реагирующую смесь. Встряхиваем прибор и оставляем его в покое.

Через каждые 30 с, после добавления воды, отмечаем температуру реагирующей смеси до того момента, пока она не начнет падать.

За время гашения принимаем время от момента добавления воды в известь до начала снижения максимальной температуры.

Результаты проведения эксперимента представлены на рис.5.

Рисунок 5 – График изменения температуры гашения

В результате проведения опыта мы получили время гашения извести t=270сек и максимальную температуруT=56°C.

В результате экспериментов, получили следующие результаты:

1. Пористость мела Pобщ=33,46%

2. Предел прочности мела ϭсж = 1,01 Мпа

3. Влажность мела W=24,59%

4. Время гашения извести t=270сек и температура T=56°C

Список литературы:

1. Домокеев А.Г. Учебник для строительных вузов, 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1989. - 495 с.: ил.

2. Производство извести [Текст]: учебник для подготовки рабочих на производстве / А. В. Монастырев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1975. - 223 с.

3. Строительные материалы и изделия [Текст]: Учебник / Л.Н. Попов. - М.: ГУП ЦПП, 2000. - 384с.

4. Шумаков В.В., Сивков А.С.,Тимофеева А.С. Научное сообщество студентов XXI столетия. Естественные науки. Электронный сборник статей по материалам XLV студенческой международной научно-практической конференции. – Новосибирск: Изд. АНС«СибАК».–2016.–№9(44).-с.28-33.

Код для цитирования: Скопировать