ПИРОФИЛЛИТЫ
– СЫРЬЕ ДЛЯ ДЕКОРАТИВНЫХ ЦЕМЕНТОВ
К пирофиллитовому сырью
относятся горные породы, которые содержат пирофиллит Al2[Si4O10](OH)2 –
в количестве от 20 до 60 % и, кроме того, кварц, каолинит, диаспор, серицит и
другие минералы. Ценность сырья и его технологические свойства определяются
содержанием SiО2,
А12O3, щелочей (K2O+Na2O) и красящих оксидов (FeO, Fe2O3, МnО, ТiO2 и др.).
Использование пирофиллитового сырья в
промышленности определяется свойствами минерала и содержащих его пород. Цвет
пирофиллита в порошке белый, причем белизна повышается с повышением тонины
помола. Минерал имеет незначительную твердость (от 1 до 2 по шкале Мооса),
хорошие электроизоляционные свойства и высокую пластичность при больших
давлениях. Огнеупорность колеблется от 1580 до 1650 0С, температура
плавления 1680-1720 0С [1].
Цель нашей работы – изучить возможность
комплексного использования пирофиллитовых горных пород в производстве белого
портландцемента. В работе исследованы пирофиллиты трех месторождений Урала:
Чистогоровское (Челябинская обл.), Куль-Юрт-Тау (Башкирия) и Гайское (Пермская
обл.).
Комплексное использование пирофиллитовых горных пород
заключается в применении их как в качестве сырьевого компонента, так и в
качестве активной минеральной добавки. Для химического состава пирофиллитов
(табл. 1) характерно низкое содержание красящих оксидов, что позволяет судить о
возможности их применения в декоративных материалах. Анализ получен методами
классического химического анализа на аналитической пробе тонко молотого
материала в аналитической лаборатории ОАО «Уралмеханобр»
(св-во № РОСС RU. 0001.511260 от 08.04.02 г.). На основе химического
анализа пирофиллитовых горных пород рассчитан их минералогический состав (табл.
2).
Таблица 1.
Химический состав пирофиллитсодержащих
горных пород
|
Месторождение |
Содержание оксидов, масс. % |
|||||||
|
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
ППП |
SO3 |
Прочие |
|
|
Чистогоровское |
69,74 |
21,92 |
0,38 |
0,8 |
0,67 |
0,24 |
3,51 |
2,74 |
|
Куль-Юрт-Тау (глинистый тип) |
58,14 |
31,76 |
0,38 |
0,8 |
0,74 |
0,34 |
5,94 |
1,9 |
|
Куль-Юрт-Тау (кремнеземистый тип) |
82,3 |
13,03 |
0,38 |
0,4 |
0,89 |
0,27 |
2,31 |
0,42 |
|
Гайский |
76,04 |
16,57 |
0,19 |
0,8 |
1,17 |
0,21 |
4,84 |
- |
Таблица 2.
Минералогический состав
пирофиллитовых горных пород
|
Минерал |
Содержание минерала в породе месторождений |
|||
|
Чистогоровское |
Куль-Юрт-Тау |
Гайское |
||
|
глинистый тип |
кремнеземистый тип |
|||
|
Пирофиллит |
70,2 |
71,28 |
45,99 |
59,1 |
|
Кварц |
22,94 |
2,7 |
51,63 |
36,64 |
|
Прочие |
6,86 |
26,02 |
2,38 |
4,26 |
1.Использование пирофиллита в качестве
сырьевого компонента
В настоящее время получены химические
анализы исследуемых проб сырьевых материалов и рассчитаны химические составы
сырьевых смесей клинкера, одним из компонентов являлся известняк (табл. 3).
Сначала был сделан расчет двухкомпонентных шихт, состоящих из известняка и
пирофиллита одного из месторождений. В основу расчета была положена одна из
модульных характеристик клинкера – коэффициент насыщения. Исходя
из опыта производства цементов его приняли равным 0,9 [2, 3]. Расчет
показал, что полученные шихты будет сложно обжечь, поэтому приняли
кремнеземистый модуль от 3,5 до 5,7 и рассчитали трехкомпонентные шихты.
Таблица 3.
Состав экспериментальных шихт
|
Шихта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Содержание сырьевых компонентов, масс. % |
Известняк |
79,442 |
81,013 |
80,258 |
79,975 |
80,487 |
80,884 |
|
Пирофиллит Куль-Юрт-Тау (кремнистый тип) |
9,866 |
9,261 |
9,552 |
5,238 |
13,047 |
19,116 |
|
|
Пирофиллит Чистогоровский |
10,692 |
9,726 |
10,191 |
14,786 |
6,466 |
- |
|
|
Содержание клинкерных минералов, % |
C3S |
50,76 |
73,37 |
62,44 |
60,97 |
63,64 |
65,72 |
|
C2S |
31,33 |
9,768 |
20,18 |
19,71 |
20,57 |
21,24 |
|
|
C4AF |
1,07 |
1,06 |
1,07 |
1,07 |
1,06 |
1,06 |
|
|
C3A |
14,56 |
13,53 |
14,03 |
15,83 |
12,56 |
10,02 |
|
|
Модульные характеристики |
KH |
0,85 |
0,95 |
0,9 |
|||
|
n |
4 |
3,5 |
4,5 |
5,7 |
|||
|
p |
16,29 |
15,23 |
15,74 |
17,66 |
14,18 |
11,47 |
|
|
Теоретический расход сырья на 1 т клинкера |
1,532 |
1,540 |
1,547 |
1,538 |
1,541 |
1,543 |
|
Как видно из расчетов, содержание красящего
минерала C4AF в клинкере очень мало. Из этого можно сделать вывод,
что экспериментальный клинкер должен иметь высокую степень белизны.
2.Использование пирофиллита в качестве
активной минеральной добавки.
Был проведен ряд опытов по определению
гидравлической активности пирофиллитов. Результаты опытов показали, что
пирофиллит можно добавлять в белый цемент в качестве добавки. Однако
исследования требуют продолжения.
В случае подтверждения возможности
использования уральских пирофиллитов в
производстве белых и цветных портландцементов возможно открытие на Урале завода
по выпуску этого вида отделочных материалов и обеспечение ими Уральского и
Западно-Сибирского регионов России.
Руднов Василий Сергеевич
Библиографический список
1.Синяковкая
И.В., Зайков В.В., Юминов
А.М. Справка о месторождениях пирофиллитового сырья Южного Урала. Институт
минералогии УрО РАН, Миасс, 1999. 10 с.
2.Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по
химической технологии вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1973. 504 с.
3.Потетенко Л.В., Камаева
М.И., Гальперина Т.Я. Сырьевая база для производства белого и цветных цементов
в Уральском регионе. Горный журнал. Известия ВУЗов. Уральское горное обозрение.
1998, № 3-4, с 41.