CC BY
201
Серия 4. Химическое машиностроение и инженерная экология увеличивается Пр+5 - на абс.9%; Qa уменьшается на 34%. Для сравнения аналогичные показатели агломерации этой же шихты при высоте слоя 400 мм (см. оп. 4, 5, 6 по сравнению с оп. 3) изменяются следующим образом: возрастает Пр+5 на 5%; уменьшается Qa на 12,5%. Таким образом, на основании дополнительных опытов с определенной долей уверенности можно заключить, что при многократной подаче воды и газа в спекаемый слой при увеличении слоя шихты до 600 - 800 мм, процесс агломерации будет существенно эффективней, чем при спекании по этой же технологии производственных слоев шихты высотой 400 мм.
ВЫВОДЫ:
1. Лабораторные опыты по совершенствованию агломерационного процесса подачей воды и углеводородного газа в спекаемый слой производственной шихты показали принципиальную возможность и целесообразность осуществления этой технологии при спекании шихт в черной металлургии.
2. Установлено, что дозировкой воды и природного газа можно влиять на качественные и количественные показатели агломерационного процесса.
3. При спекании шихты с подачей воды и углеводородного газа для повышения качественных и количественных показателей агломерационного процесса рекомендуется, по сравнению с заводским, снизить содержание аглотоплива.
4. Для достижения лучших показателей агломерационного процесса рекомендуется повысить высоту спекаемого слоя шихты с многократной подачей воды и газа в спекаемый слой.
В дальнейшем планируется изучить влияние подачи воды и природного газа на изменение химического состава железорудного агломерата и отходящих газов.
Литература
1. Способ агломерации окисленных соединений металлов. Авторское свидельство СССР №75223, опубл. 30.04.1949 г.
2. Воловик Г.А. // Сталь,1972, №5, с.153
3. Кубышев Н.Н., Бийсентов А.А., Рахметов Б.А. // Цветные металлы, 1974, №5, с. 24-26
4. Способ подготовки металлургических шихт к плавке. Авторское свидельство № SU 1225868А, Б.И. 1986, №16
5. Рязанов В.П., Богомолов В.М. Опыты интенсификации агломерационного процесса введением газа и водяного пара в слой // Известия вузов. Цветная металлургия. 1985. №6, с. 2831
6. Рязанов В.П., Богомолов В.М. Влияние дозировки газа и воды на некоторые показатели спекающего обжига свинцовых шихт с низкой теплотворной способностью // Известия вузов. Цветная металлургия. 1988. №3, с. 39-45
Методы и приборы определения активности цемента
к.т.н. Головин В.В., д.т.н., проф. Латышенко К.П., соискатель Цикунов В.С.
Университет машиностроения 8 (499) 267-0746, [email protected]
Аннотация. Проведен обзор методов и приборов определения активности портландцемента, проанализированы их основные характеристики, определены достоинства и недостатки, сделаны выводы по использованию наилучшего метода измерения активности.
Ключевые слова: активность, прочность, цемент
Серия 4. Химическое машиностроение и инженерная экология
Портландцемент (англ. Portland cement) - гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70 - 80 %). Это вид цемента, наиболее широко применяемый во всех странах. Название получил по имени острова Портленд (Portland) в Англии, так как по цвету похож на добываемый там природный камень. Основой портландцемента являются силикаты кальция (алит и белит).
Важнейшим свойством портландцемента является его способность твердеть при взаимодействии с водой и переходить в камневидное состояние. Чем выше механическая прочность затвердевшего камневидного тела (раствора, бетона) и чем скорее она достигнута, тем выше качество цемента или иного вяжущего вещества. Различают конечную прочность, которая может быть достигнута цементом при твердении, и скорость твердения, характеризующую интенсивность роста прочности твердеющего цемента во времени.
Наиболее важный показатель портландцемента - это его активность, он отвечает за скрепляющие свойства цемента. Активность цемента - фактическая прочность на сжатие образцов из стандартного цементного раствора, изготовленных и испытанных в стандартных условиях, установленных нормативными документами [7].
По механической прочности цементы подразделяют на марки: 300, 400, 500, 550 и 600, что соответствует пределу прочности на сжатие в кг/см2, т.е. марке цемента 500 соответствует предел прочности на сжатие 500 кг/см или 50 МПа.
Механическую прочность затвердевших цементов можно оценивать различными способами, например по пределу прочности при сжатии, изгибе, растяжении и скалывании образцов той или иной формы. При этом подбор состава смесей, изготовление, хранение и испытание образцов осуществляют, строго выполняя требования, устанавливаемые соответствующими стандартами на то или иное вяжущее вещество в той или иной стране.
Для определения прочности при изгибе и сжатии по ГОСТ 310.1-76 и ГОСТ 310.4-81 готовят балочки размером 40х40х160 мм из раствора цемента с температурой 20±3 °С с песком состава 1:3 по массе с применением вибрации в течение 3 минут на площадке с амплитудой 0,35 мм и частотой колебаний 50 Гц. Для испытаний применяется стандартный песок по ГОСТ 6139-78. Растворы готовят при соотношении вода/цемент = 0,40, при этом их консистенция по расплыву конуса после 30 встряхиваний на столике должна характеризоваться диаметром в пределах 106 - 115 мм. При меньшем расплыве конуса количество воды в растворе увеличивают до получения расплыва 106 - 108 мм. Если же расплыв окажется более 115 мм, то количество воды уменьшают до получения расплыва конуса 113 - 115 мм. Диаметр конуса после 30 встряхиваний на столике в течение 30 с измеряют по нижнему основанию в двух взаимно перпендикулярных направлений и берут среднее значение.
Балочки из раствора хранят в формах над водой в течение 24±2 ч, помещая в ванну с гидравлическим затвором. Далее их расформовывают и хранят в воде (температура 20±2 °С) в течение 27 суток. Через 28 суток с момента изготовления и не позднее 30 минут после извлечения из воды балочки испытывают на прочность при изгибе, а полученные половинки -на сжатие. Показатель предела прочности при сжатии, достигаемого через 28 суток стандартного твердения, вычисляют как среднее арифметическое четырёх наибольших результатов испытания.
Во все виды портландцемента (без добавок и с минеральными добавками) допускается по согласованию с потребителем введение при помоле пластифицирующих и гидрофобизи-рующих добавок в количестве не более 0,3 % по массе цемента в пересчете на сухое вещество добавки.
По ГОСТ 310.4-81 допускается определение прочности цемента при пропаривании об-разцов-балочек в закрытых формах по режиму: выдержка до пропаривания при 20±3°С в течение 2 ч; равномерный подъем температуры в камере с образцами до 85±5 °С в течение 3 ч; изотермический прогрев при 85±5 °С - 6 ч; остывание образцов при отключенном подогреве 2 ч. Через 25±2 ч с момента изготовления образцы расформовывают и сразу же испытывают.
Серия 4. Химическое машиностроение и инженерная экология
Цементы, которым присвоен знак качества, должны удовлетворять дополнительным требованиям; обладать стабильными показателями прочности на сжатие с коэффициентом вариации для цемента марок 300 и 400 не более 5 %, а для цементов марок 500, 550 и 600 -не более 3 %.
Помимо разрушающего контроля качества цемента существуют методы неразрушаю-щего контроля, которые позволяют оценить марку цемента по его активности или контракции.
Среди неразрушающих методов определения активности цемента можно выделить кон-трактометры и кондуктометры.
Принцип действия контрактометров основан на измерении уменьшения объёма воды в герметично закрытой и заполненной водой измерительной камере, внутрь которой предварительно помещён стакан с пробой испытываемого материала (цементного теста). Уменьшение объёма воды равно контракции А V (мл, см3) материала. Об изменении объёма судят по изменению уровня столба жидкости в вертикальном емкостном датчике. Активность цемента Я (МПа) определяют по контракции АV пробы материала массой 1.000 г за первые 3 часа твердения после затворения водой.
Контрактометры определяют или прогнозируют активность Я цемента по формуле [9]
Я=Я
( ЬУ >
^ уз 0
0
(1)
где АV10 - контракция за три часа 1000 г цемента базовой партии, см ; А^о - контракция за три часа 1000 г цемента поступившей ]-й партии; Я1г- - устанавливаемая предварительно активность цемента базовой (первой) партии; а - показатель степени, равный 3/2 для сжатия и 1 для растяжения при изгибе.
о * о
о ♦ о
Рисунок 1. Прибор для определения активности цемента
Кроме контрактометров широко используются приборы, использующие кондуктомет-рический метод измерения, в котором зависимость активности цемента от удельной электрической проводимости раствора определяется эмпирическим уравнением [8]
я=а к
X
(
+ ь
1 + а(Т - Т0) И + а(Т - Т0)
X
(1 - СБ),
(2)
где Я - активность цемента, МПа; С, Б - эмпирические коэффициенты; а - коэффициент приведения, зависящий от длительности приготовления водно-цементного раствора; К - концентрация водно-цементного раствора, г/л; с - удельная электрическая проводимость, См/м; а - температурный коэффициент; Т - температура раствора, °С;
а
Серия 4. Химическое машиностроение и инженерная экология Т0 - температура приведения,°С.
Прибор для ускоренного определения активности цемента методом контракции цемента и прогноза его активности показан на рисунке 1, кондуктометрический измеритель активности на рисунке 2.
Методы неразрушающего контроля активности портландцемента существенно превосходят по времени измерения (минуты - кондуктометрия, часы - контрактометрия) методы разрушающего контроля (28 дней). Кроме того, используемые приборы являются портативными и переносными и не требуют высокой квалификации персонала и испытательную лабораторию.
Рисунок 2. Измеритель активности портландцемента
Кондуктометрический метод анализа (таблица 1), по сравнению с контракционным методом, характеризуется удобством, а также простотой использования, высокой надёжностью,
большей скоростью измерения и достаточно высокой точностью.
Таблица 1
Наименование прибора Используемый метод Краткие технические характеристики
ИАП-2 Кондуктометрический Основная приведённая погрешность - 5 % Время измерения - 1 мин
ИАЦ-04М Кондуктометрический Основная приведённаяпогрешность - 5 % Время измерения - 5 мин
КД-07 Контракционный Погрешность контракции - 2 % Время измерения - 24 ч
ЦЕМЕНТ-ПРОГНОЗ Контракционный Время определения контракции - 24 ч Предел абсолютной погрешности измерения -0,1 мл
МИЦИС-200-3 Механический Погрешность - 1 % Время измерения - 28 дней
ВМ-7.7 Контракционный Погрешность оценки активности цемента - 10 % Время определения контракции - 24 ч
Выводы
Проведен обзор различных методов и приборов определения активности портландцемента.
Рассмотрены неразрушающие методы контроля активности портландцемента: контрак-ционный и кондуктометрический.
Показаны преимущества и перспективность использования кондуктометрического ме-
Серия 4. Химическое машиностроение и инженерная экология тода измерения для определения активности портландцемента.
Литература
1. ГОСТ 310.1-76 (1992). Цементы. Методы испытаний. Общие положения
2. ГОСТ 310.3-76 (1992). Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объёма
3. ГОСТ 310.4-81 (1992). Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии
4. ГОСТ 1581-96. Портландцементы тампонажные. Технические условия.
5. ГОСТ 10178-85 (1999). Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия
6. ГОСТ 15825-80. Портландцемент цветной. Технические условия
7. ГОСТ 30515-97. Цементы. Общие технические условия
8. Латышенко К.П. Микропроцессорные анализаторы жидкости: Учеб. пособие / К.П. Латы-шенко, Б.С. Первухин. - М.: МГУИЭ, 2010. - 208 с.
9. Таймасов Б.Т. Технология производства портландцемента: Учеб. пособие/ Б.Т. Таймасов. -Шымкент: Изд-во ЮКГУ, 2003. - 297 с.
Реконструкция и модернизация очистных сооружений водоотведения
в Московской области
к.т.н. проф. Саломеев В.П. Национальный исследовательский университет Московский государственный строительный университет
Аннотация. В статье рассматриваются направления в реконструкции и модернизации очистных сооружений. Одними из основных проблем при этом называются нехватка мощностей, износ оборудования и недостаточное качество очистки. В статье приведены направления реконструкции очистных сооружений, приёмы и технологии реконструкции сооружений, разработанные и внедряемые МГСУ совместно с ПФ «Коминтехс-Экология», которые позволяют не только эффективно использовать существующие очистные сооружения, максимально снизить затраты на реконструкцию, но и добиться высокой степени очистки сточных вод перед сбросом очищенных стоков в водоёмы различного назначения.
Ключевые слова: аэротенк, одноиловая система денитри-нитрификации; вторичные отстойники; рециркуляционный активный ил; зона денитрифика-ции; зона нитрификации; БПК5; взвешенные вещества; азот аммонийный; фосфаты; нитриты; нитраты.
При реконструкции систем и сооружений водоотведения невозможно использовать типовые решения, которые обычно применяются в практике проектирования. Реконструкция -процесс, требующий творческих нестандартных решений, экономической и экологической оценки принимаемых решений. Основной принцип реконструкции - снижение вложений в капитальное строительство и максимальное использование существующих сооружений. Внедрение современных технологий при реконструкции очистных сооружений требует проведения сложных, трудоёмких предварительных исследований и анализа сложившейся ситуации. Предварительные обследования и мониторинг работы очистных сооружений являются отправной точкой для разработки предпроектных решений и рабочей документации для объектов водоотведения.
Перспективным направлением в реконструкции очистных сооружений является реализация идеи «зарегулирования канализационного стока» для снижения коэффициента неравномерности притока сточных вод на очистные сооружения и обеспечения равномерной
