Вычисление свободного CaO с помощью дифрактометра TDM-20 от компании Tongda

Известно [1], что прочность, которую цемент придает бетону, связывая щебень, песок и арматуру в одно целое, обеспечивается его кристаллической структурой. Кристаллиты и стекла клинкера при реакции с водой превращаются в гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты. Образуется скелет иглообразных кристаллов алюминатов и связывающая его гомогенная пористая матрица силикатов, что и дает прочность. При этом, неправильное соотношение компонентов может привести к потери прочности и браку продукции. Так, не прореагировавшая при обжиге известь (>1.5-2%) ведет к появлению трещин в бетоне из-за неравномерного расширения объема - ее гидратация протекает медленнее основных клинкерных минералов. Слишком низкое же содержание такого свободного CaO и MgO (<0.4%) увеличит затраты на производство. Другой параметр - количество гипса в готовом цементе. При гидратации гипс, взаимодействуя с алюмосиликатами, образует тонкую пленку эттрингита на поверхности зерен клинкера, пассивирует их и позволяет избежать нетехнологичного мгновенного схватывания бетона. Однако чрезмерное количество эттрингита затрудняет прорастание кристаллитов друг в друга, образованию скрепляющей матрицы и понижает прочность. Эти и другие сложные технические нюансы производства цемента требуют онлайн-мониторинг состава сырья и качества продукции. В отличии от других методов, методы рентгеновской дифракции для бесстандартного количественного фазового анализа по методу Ритвильда и рентген флюоресцентного анализа дают исчерпывающую информацию о химическом и фазовом составе, при этом быстрые, доступные и хорошо автоматизированы.

Компания Мелитэк представляет доступное решение для количественного анализа для цементной промышленности – дифрактометр TDM-20 оснащённый сменщиком образцов, мельницей, прессом и мощной рабочей станцией. Современный гибридный энергодисперсионный детектор, используемый в приборе, имеет лучшее в классе быстродействие и размер приемного окна. Яркая рентгеновская трубка, генератор (до 1.2 kWt) и радиус гониометра 150 мм позволяют повысить интенсивность измеряемого сигнала. Сменщик образцов и современное программное обеспечение позволяет полностью автоматизировать рутинные эксперименты и проводить быстрый и надежный анализ, не требующий большего количество времени и квалификации.

Рис. 1.

Для оценки возможностей прибора, были проведены тестовые измерения серии образцов, полученных от АО Мальцевский портландцемент. Среднее время регистрации дифрактограммы составляет 10 мин, а обработки в автоматическом режиме с генерацией полного отчета, пригодного для занесения в базу данных предприятия или для печати, около 1 минуты. Пример полученной дифрактограммы клинкера приведен на рис. 1, весовые проценты фаз образца приведены в таблице, χ2=2.47. Видно, что наблюдается довольно много фаз, а также перекрывание пиков, что затрудняет расшифровку. Тем не менее, качество расшифровки структуры для такого рода минерального продукта очень хорошее, описаны все пики, погрешность не превышает долей процента. Количество свободного кальция находится на нижней границе допускаемого диапазона – то есть продукт качественный и удовлетворяет требованиям строительной отрасли.

Подробнее о дифрактометрах.
Узнать стоимость и характеристики дифрактометра TDM-20.