Меню

Доломит для производства цемента



Описание доломита, его особенности и применение


Доломит – это уникальный минерал. Даже те камни, которые были добыты в одном месторождении, могут быть совершенно разными по окраске. Широкая цветовая гамма вместе с прекрасными техническими параметрами позволяют применять доломит в различных областях.

Формула и свойства минерала

Доломит представляет собой карбонат магния и кальция. Его формула — CaCO3•MgCO3. Реальный состав практически полностью соответствует теоретическому. Обычно в нем примерно 45% углекислого газа, 30% оксида кальция и 20% оксида магния. Также в нем могут присутствовать примеси железа, калия и других металлов. Свое название он получил по фамилии первооткрывателя – француза Д. Доломье.

При измельчении породы до состояния порошка и высушивания в производственных условиях получается доломитовая мука. Она подразделяют на 4 класса, в пределах которых выделяется 3 марки.

Твердость минерала средняя, около 3,5-4. Плотность равна 2,85 — 3,0 г /см3. Минерал прочный, но довольно хрупкий. Его легко поцарапать иглой из стали.

Доломит с химической точки зрения похож на кальцит. От последнего он отличается более интенсивным блеском и плохой растворимостью. Окончательно отличить доломит от известняка можно только с помощью специальных химических опытов.

В полевых условиях, чтобы различить эти два минерала, применяют соляную кислоту. Маленький кусочек кладут на стеклянную поверхность, затем капают немного соляной кислоты. Если вещество вскипает и выделяется углекислый газ, найденный минерал является кальцитом. Доломит с соляной кислотой взаимодействует не так активно.

Есть несколько типов доломита, различия между которыми обусловлены их разной природной. Минералы могут быть седловидными, крупными, наросшими, прозрачными, мраморными и т. д. Они могут иметь серую, белую или бледно-желтую окраску, реже встречаются камни черного цвета. На гранях наблюдается матовый, перламутровый или стеклянный блеск.

Особенностью доломита является то, что на его поверхности есть цветные пятна. Они могут перетекать от одного тона к другому или располагаться отдельно друг от друга.

На фото камень доломит

Производство

Доломит часто встречается в месторождениях гидротермального типа. Также может формироваться при замещении кальцита под влиянием морских или грунтовых вод.

Поскольку доломит является осадочной породой, его прочность определяется глубиной залегания. Чем глубже находится слой минерала, тем он прочнее.

Месторождения доломита есть в Швейцарии, Испании, на североамериканском континенте. Наиболее крупные из них – в Мексике и районе озера Онтарио. Также он встречается на Кавказе, в Подмосковном регионе, в Уральских горах, Средней Азии.

Добыча доломита осуществляется в карьерах буровзрывным методом или с применением зарядов для скважин. Его обработка включает в себя дробление, обжиг и в некоторых случаях помол. Материал дробят на куски с помощью молотковых или щековых дробилок. Обжигают доломит обычно в печах шахтного типа с выносными топками. Для помола используют шаровые или иные мельницы.

Так происходит взрыв на карьере по добыче доломита:

Выполняя обжигание при разной температуре, получают различные материалы. Обжиг каустического доломита выполняют при температуре до 750 градусов. При более высокой температуре (до 850 градусов) образуется доломитовый цемент. Доломитовая известь, способная к гашению, производится при температуре порядка 950 градусов.

Доломитовая мука изготавливается путем дробления и тонкого измельчения сырья, в ее составе обычный доломит.

Для ее производства требуется такое оборудование:

  1. дробящая установка;
  2. мельница или дробилка для измельчения породы;
  3. подающий вибрационный механизм;
  4. вибрационное сито.

Технологический процесс получения доломитовой муки включает в себя первичное и вторичное дробление, помол на мелкие фракции, тщательную просушку и термообработку. Затем ее пакуют в контейнеры или мешки для сыпучих материалов. Хранят доломитовую муку на закрытых сухих складах.

Читайте также:  Физико химические свойства цемента

Перемол материала до состояния муки:

Применение доломита

В природе доломит встречается не менее часто, чем кальций. Сфера применения этих минералов практически идентична.

Доломит используется:

  • для производства огнеупорных материалов вместо магнезита;
  • для получения металлического магния;
  • при производстве стали;
  • как сырье для флюсов в металлургической промышленности;
  • для изготовления строительных материалов, таких как минеральная вата, магнезиальный цемент, совелит и т. д.;
  • как стеновой и облицовочный материал в строительстве объектов жилищного и промышленного типа;
  • при укладке дорог;
  • для повышения прочности и химической стойкости стекла;
  • для изготовления резины;
  • как наполнитель при получении бумаги;
  • как абразивный материал для полировки металлических и стеклянных поверхностей;
  • в качестве сырья для производства глазури для фарфора;
  • как средство борьбы с различными насекомыми;
  • в ландшафтном дизайне.

Легкость обработки обусловливает популярность этого камня среди строителей. Ему можно придать любую форму, сделать плоскую или рельефную поверхность. У него хорошая прочность, поэтому его применяют в качестве облицовочного материала для стен, подоконников, лестниц, при обустройстве полов в торговых центрах и других помещениях общественного типа.

Плитка из доломита обладает фильтрующими качествами и позволяет поддерживать в помещении благоприятный микроклимат. Скалистую плитку применяют для отделки цоколей и фасадов. Лощеной плиткой обычно облицовывают пол. Полированная плитка хорошо подходит для внутренней отделки. Бучардированную плитку, которая имеет антискользящие качества, применяют для мощения дорожек.

Его применяют для оформления колодцев, бассейнов, декорирования каминов и печей, реставрации дворцовых ансамблей. С помощью оригинальных полировочных технологий дизайнеры создают изделия, которые внешне напоминают натуральный мрамор.

Доломитовая мука является ингредиентом для получения сухих строительных смесей. Поскольку зерна этого минерала имеют кубическую форму, они обеспечивают лучший уровень сцепления, чем песок. Именно поэтому доломитовый порошок пользуется популярностью на российских предприятиях. Смеси с его добавлением имеют самое высокое качество.

Кроме того, доломитовую муку применяют для создания различных герметиков, мастик, в производстве лакокрасочной продукции, линолеума и т. д. Еще одна сфера ее применения – известкование, разрыхление и удобрение почвы. Она уменьшает кислотность грунта и обогащает его магнием и калием. Использовать ее можно как для открытого грунта, так и для парников и теплиц.

Недавно из доломита начали производить посуду. Доломитовая керамика недорогая, имеет красивый внешний вид и отличается небольшим весом, но при этом она очень хрупкая. Под влиянием высокой температуры наружный слой нарушается, и в нем возникают микротрещины.

Поэтому есть из доломитовой посуды горячую пищу не рекомендуется. Некоторые ученые утверждают, что доломит вообще непригоден для изготовления посуды, поскольку он чувствителен к действию кислот, особенно угольной. Однако вреда для здоровья этот материал не несет.

Примеры использования доломита

Плюсы и минусы

Доломит характеризуется всеми лучшими свойствами натурального камня. Он прочный, морозоустойчивый, имеет необычную текстуру.

Основные преимущества доломита:

  1. пластичность;
  2. небольшая теплопроводность;
  3. высокая прочность;
  4. экологичность;
  5. высокий уровень эстетичности;
  6. возможность комбинации с любыми отделочными материалами;
  7. возможность применения для внешних и внутренних работ.

Основными недостатками доломита как строительного материала можно считать его высокую цену на строительном рынке и ограниченный набор оттенков.

Источник

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ОБЖИГА НА СВОЙСТВА ДОЛОМИТОВОГО ЦЕМЕНТА

Д.К.Бирюлева, Н.С.Шелихов, Р.З.Рахимов
Казанская государственная архитектурно-строительная академия

Дефицитность вяжущих веществ в строительной индустрии Татарстана ставит актуальной задачу вовлечения местного минерального сырья в производство строительных материалов. Распространенность и значительные запасы карбонатных пород, в том числе доломитов, в РТ позволяют рассматривать их как один из основных источников для производства вяжущих веществ, доломитового цемента в частности.

Основными достоинствами вяжущего являются: высокая механическая прочность при быстром ее нарастании в начальный период твердения, низкая теплопроводность, высокая прочность сцепления с заполнителями при изготовлении бетонов и растворов.

Читайте также:  Заслонка поворотная дисковая для цемента

Доломитовый цемент или каустический доломит — это воздушное вяжущее, получаемое обжигом доломитов при температуре разложения карбонатов магния в двойной соли доломита и, по возможности, получения карбоната кальция в неразложенном состоянии. Состав и свойства обожженных доломитов в разное время изучались В.Н.Юнгом [1], А.А.Байковым, А.С.Тумаевым [2], А.М.Кузнецовым [3], Л.Г.Бергом, С.Г.Ганелиной, М.Е.Казариновой [4-6], А.Я. Вайвадом [7] и рядом других исследователей, которые отмечали, что режим термической обработки сырья оказывает большое влияние на свойства вяжущего, при чем это влияние неоднозначно.

Анализ научно-технической литературы показывает, что при обжиге природного доломита при получении доломитового цемента с максимальной прочностью температура обжига изменяется в пределах 600-800 о С, а длительность термической выдержки от 2 до 6 часов в зависимости от минерального состава сырья, определенного для каждого конкретного месторождения и гранулометрического состава доломитового щебня. Конечной целью большинства исследователей было получение вяжущего с максимальной прочностью. Роль влияния степени разложения доломита на водостойкость доломитового цемента в литературе не получила отражения. В связи с этим для более полной характеристики вяжущего и для рекомендаций по дальнейшему использованию его в различных изделиях целью настоящей работы явилась конкретизация данных о влиянии режима обжига на свойства цемента.

Исходным сырьем служили доломиты Матюшинского месторождения РТ, химический состав которых представлен в табл. 1.

В качестве затворителя использовался раствор хлористого магния MgCl2 . 6H2O, плотностью 1,22 г/см 3 .

Для получения доломитового цемента камень подвергали дроблению, рассеву по фракциям 0-10, 10-20 мм, обжигу при температуре 750 о С и помолу до удельной поверхности 2500 см 2 /г.

Обжиг доломитового камня в пробе массой 1 кг осуществлялся в лабораторной муфельной печи марки МП-2У, предварительно нагретой до заданной температуры . Охлаждение обожженного продукта осуществлялось на воздухе до 20 о С. Помол проводился в лабораторной вибромельнице . Тонкость помола, нормальную густоту и равномерность изменения объема доломитового цемента определяли в соответствии с ГОСТ 310.1-76 — 310.3-76.

Для изучения основных физико-механических свойств доломитового камня на основе вяжущего из теста нормальной густоты изготавливались образцы-кубики 2х2х2 см.

Образцы хранились в нормальных температурно-влажностных условиях, а по достижении 28 суточного возраста определяли: среднюю плотность , водонасыщение , предел прочности при сжатии, коэффициент размягчения как отношение прочности при сжатии водонасыщенных образцов к прочности образцов, высушенных до постоянной массы в возрасте 28 суток. Содержание гидратной воды в составе продуктов твердении доломитового цемента, характеризующего степень его гидратации, определялось методом прокаливания в соответствии с ГОСТ 23789-79.

Минеральный состав исходного материала и образцов затвердевшего вяжущего изучался при помощи рентгенографических исследований на автоматизированном дифрактометре ДРОН-3М, управляемом от ПЭВМ «БК-0010-01».

На основании расшифровки полученных дифракционных картин от образцов обожженных доломитов было установлено, что с увеличением продолжительности обжига минеральный состав образцов меняется: происходит уменьшение содержания реликтового доломита и увеличение содержания его продуктов распада — кальцита и периклаза .

При этом установлена и определенная зависимость структурных особенностей синтезированного периклаза от продолжительности обжига сырья. Увеличение продолжительности обжига доломитов приводит к тому, что периклаз, образовавшийся в более раннее время обжига, затем испытывает перекристаллизацию, которая однозначно фиксируется по увеличению размеров областей его когерентного рассеяния (ОКР) [8], что устанавливается рентгенографически по уменьшению полуширины его дифракционных максимумов табл.2.

В ходе экспериментов по изучению степени гидратационной активности периклаза также установлено, что при одинаковых условиях твердения доломитовых цементов в растворе бишофита с увеличением размеров ОКР периклаза его реакционная способность падает. Необходимо отметить и тот факт, что при одинаковых режимах обжига доломитов до полной их диссоциации на периклаз и кальцит обжиг более мелкообломочного материала приводит к образованию периклаза с большими размерами ОКР и, следовательно, менее реакционно способного . При этом обжиг крупнообломочного материала приводит к образованию периклаза, отличающегося наибольшей гетерогенностью: такой периклаз имеет весьма широкий разброс размеров ОКР, то есть в нем присутствуют кристаллы различной степени реакционной способности.

Читайте также:  Юнис шпатлевка цементная фасадная

Оптимальное количество наиболее реакционно способного периклаза наблюдается при обжиге 2,5-3 часа , что также подтверждается содержанием максимального количества новообразований цементного камня, к ним относится кристаллогидрат состава MgCl2х3Мg(ОН)2х8Н2О.

Результаты рентгенографических исследований подтверждаются также физико-механическими испытаниями.

Режим обжига доломитового щебня оказывает значительное влияние на прочность цементного камня (рис.1).

При достаточно полном разложении доломитового щебня фракций 10-20 мм ( содержание реликтового доломита не более 2%) при обжиге 3,5-4 часа прочность цементного камня максимальна — 95-110 Мпа (табл. 2). При этом отмечается, что при уменьшении крупности обжигаемого материала в два раза продолжительность обжига для получения вяжущего с максимальными прочностными характеристиками может быть снижена на 1 час. Дальнейший обжиг приводит к снижению прочности как в следствии перекристаллизации MgO (вышеотмеченный факт), так и к началу разложения карбоната кальция.

Следовательно , для получения доломитового цемента с максимальной прочностью предпочтительнее проводить обжиг сырья до полного разложения доломита (содержание MgCO3 . CаCO3 не более 2%).

Степень разложения доломита оказывает влияние и на водостойкость доломитового цемента (табл.2, рис.2)

По мере увеличения продолжительности термической выдержки сырья до 2,5-3 часов уменьшается содержание реликтового доломита до 4%, при этом значение коэффициента размягчения растет с 0,2 до 0,59-0,66. По нашему мнению, это связано с оптимальным содержанием наиболее реакционноспособного МgО и части неразложившегося доломита. Последний может при твердении вяжущего играть роль активной минеральной добавки. Положительное влияние карбонатных добавок на свойства доломитового вяжущего отмечалось в работах А.Ю.Каминскаса, Ю.К. Причкайтене и других [8].

Приведенные экспериментальные данные, полученные в результате изучения продуктов термической диссоциации природного доломита и твердения вяжущего, позволяют сформулировать ряд практических рекомендаций, которые могут быть учтены при определении оптимальных режимов обжига доломитового сырья с целью получения доломитового цемента с высокими физико-механическими характеристиками.

  1. Для получения доломитового вяжущего с максимальной прочностью обжиг доломитового щебня химического состава подобного составу доломита Матюшинского месторождения, необходимо проводить при температуре 750 о С в течение 3-4 ч.
  2. Для получения доломитового цемента с максимальным значением коэффициента размягчения обжиг сырья необходимо проводить при температуре 750 о С в течение 2-3 ч.
  1. Юнг В.Н. Технология вяжущих веществ. — М.: Госстройиздат, 1952.- 600 с.
  2. Байков А.А., Тумарев А.С. Разложение природных углекислых солей при нагревании. — Изв. АН СССР Отделение технических наук. N 4 , 1937 .-С. 565-592.
  3. Кузнецов А.М. Производство каустического магнезита . — М.: Промстройиздат, 1947.- 212с.
  4. Ганелина С.Г. Исследование методом термографии процессов разложения природных доломитов. — Автореферат дисс. … к.т.н.- Казань, 1956.- 20 с.
  5. Берг Л.Г. , Ганелина С.Г. Каустический доломит . — Казань: Промстройиздат.- 14 с.
  6. Берг Л.Г., Казаринова М.Е. Кинетика реакции гидратации МgО в доломитах различной степени обжига. — Новосибирск: Известия ВУЗов, Строительство и архитектура N6, 1967. — С. 74-78.
  7. Вайвад А.Я., Гофман Б.Э., Карлсон К.П. Доломитовые вяжущие .- Рига: Изв. АН Латв.ССР , 1958. — 260 с.
  8. Причкайтене Ю.К., Каминскас А.Ю. Влияние некоторых карбонатных добавок и углекислого газа на процесс твердения магензиального вяжущего вещества . — Сборник трудов ВНИИтеплоизоляции , выпуск 8 , 1976. — с. 123-129.
  9. Липсон Г., Стипл Г. Интерпритация порошковых рентгенограмм. — М.: Мир, 1972. — 384 с.

Источник