Способ рентгеноспектрального определения содержания шлака в цементе Советский патент 1992 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, черной и цветной металлургии и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, в которых имеют место процессы дозированного смешения твердых материалов, отличных по химическому составу, а также для определения содержания других неорганических добавок.

Известен способ определения содержания добавок в цементе, основанный на различной растворимости клинкера и добавки в избытке соляной кислоты. Определяют кислотную растворимость (Титр) исходных компонентов и цемента Специфической характеристикой является объем раствора щелочи, расходуемой на обратное титрование избытка кислоты, взятой для растворения навесок. Массовую долю добавки (Д) в цементе, выраженную в процентах, вычисляют по формуле

л- ЮР (Ц кл)-Г(г-КЛ) д-кл

где ц, кл, д и г - объемы щелочей (см3), идущие на обратное титрование цемента, клинкера, добавки и гипса соответственно,

Г - массовая доля гипса, %.

Точность определения массовой доли добавок по этому способу должна характеризоваться средней квадратичной погрешностью при доверительной вероятности 0,95 для портландцемента 2-2,5 мае %, для шлакопортландцемента 3-5 мас.%.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения количества доменного шлака в цементе.

Способ основан на измерении интен- сивностей рентгеновского флуоресцентного излучения выбранной аналитической линии какого-либо элемента от образцов цемента, клинкера, шлака и гипса и заключается в проведении трех эталонных измерений, построении расчетной модели и проведении рядовых измерений.

Для портландцемента готовят три образца с содержанием шлака 5: 15 25%, а для шлакопортландцементов - с содержа№

3

оо

ON 00

нием шлака 40; 50; 60%, Гипс добавляют в количестве 5% (сверх 100%). Кроме того, изготавливают образцы клинкера, шлака и гипсз

Из всех этих образцов готовят излучатели, кваитометрируют их и измеряют интенсивность аналитической линии одного выбранного элемента на каждом излучателе. Затем строят расчетную модель. Для каждого контрольного цемента определяют поправочные коэффициенты

- 100 iu-P Ья-Г tr

JMim in . I

Ш шл

где кя, 1ц, шл, Ir - интенсивности рентгеновского флуоресцентного излучения выбранного элемента, входящего в состав клинкера, цемента, шлака и гипса;

Г и Р - содержание гипса и клинкера в цементе, %.

Затем эти коэффициенты усредняют и полученные значения используют при проведении рядовых измерений по формуле (1). Определение добавки в цементе с неизвестным процентным содержанием добавки производят следующим образом (рядовые измерения). Отбирают пробы цемента, клинкера, добавки, гипса; изготавливают из них излучатели, квантометрируют их. Расчет добавки шлака производят по формуле

... юо(1ц-М-Г(г-1кл) m

V I i

1Ч11Л ШЛ КЛ

Недостатки способа: длительное время процесса, что связано с необходимостью изготовления и квантометрирования четырех образцов (цемента, клинкера, гипса, добавки) для определения добавки только в одном цементе при проведении рядовых измерений; необходимость привлечения еще одного независимого метода для определения массовой доли гипса при проведении рядовых измерений; возможность появления неточных результатов из-за меняющегося химического состава компонентов цемента, так как коэффициент Кшл является функцией химического состава, а выборка из трех контрольных образцов для определения не является представительной при многообразии материалов.

Цель изобретения - повышение точности и экспрессности при массовых измерениях.

Поставленная цель достигается тем, что в способе рентгеноспектрального определения содержания шлака в цементе, заключающемся в облучении анализируемого образца цемента и трех эталонных образцов цемента, содержащих известные количества шлака, и измерении интенсивности характеристического рентгеновского излучения кальция, дополнительно используют еще по крайней мере четыре эталонных образца, измеряют от всех образцов интенсивности рентгеновского излучения кремния и серы, а содержание шлака определяют по формуле

D% ао + Т а + 2 2 bij i I. т« J

где П. IJ - интенсивности характеристического рентгеновского излучения от кальция, кремния и серы;

а0, as, bij - калибровочные коэффициентыВ расчетной формуле могут быть использованы кроме интенсивностей кальция, кремния и серы также интенсивности других элементов, входящих в состав цемента,

например железа, фосфора и др. Число образцов, используемых для построения модели, можно увеличить сверх семи, и это повысит достоверность полученных результатов,

Пример. Способ опробован на Наво- ийском цементном заводе для определения содержания электротермофосфорного шлака в цементах Содержание шлака по предлагаемому способу определяют следующим

образом. Отбирают пробы шлака, клинкера и гипса, идущие в производство цемента. Из них изготовляют десять излучатегей с содержанием компонентов, указанным в табл.1,

Излучатели помещают в рентгеновский спектрометр СРМ-25, облучают их при U 24 кВ и I 80 мА и замеряют о г них интенсивности флуоресцентного излучения в каналах кальция, кремния, серы, фосфора и

железа. По этим измерениям строят расчетную модель, коэффициенты которой определены методом наименьших квадратов: D% 363,084 + 74.717 Isi - 707,692х +2,695 Is+ 292,154 Са lea,

где D% - содержание шлака в цементе; Isi. ica. Is - интенсивности флуоресцентного излучения в каналах кремния, кальция и серы, относительные единицы.

Эта модель характеризуется средней

невязкой Д 0 % и среднеквадратическим от клонением s 0,22 %.

По этой расчетной модели проводят рядовые измерения по измерению содержания шлака в производственном цементе.

Рядовые измерения осуществляют путем отбора проб только цемента после цементных мельниц. Из этих проб цемента готовят излучатели и квантометрируют их в спектрометре с тем же репером. Подставляя полученные на рядовой пробе интенсивности (в

относительных единицах) в расчетную модель, получают содержание добавки шлака в этом цементе.

Сравнительные испытания по определению точности содержания шлака в цементах по известному и предлагаемому способам проведены на контрольных пробах с известным содержанием шлака, гипса и клинкера.

Результаты определения содержания шлака в контрольных пробах цемента, а также отклонения его от фактического содержания приведены в табл.2. Из нее следует, что точность определения содержания шлака в цементе по предлагаемому способу (Л - - 0,09 %, s 0,24%) выше, чем по известному (А 1,95% ,,02%).

Сравнение экспрессности предлагаемого и известного способов показало, что время, затрачиваемое на один анализ по предлагаемому способу определения шлака в цементе (30 мин) сокращается на 70 мин за счет исключения приготовления и кван- тометрирования образцов шлака, гипса и клинкера и химического анализа гипса в рядовых пробах.

Таким образом, изобретение позволяет повысить точность и увеличить экспресс- ность способа.

Способ можно использовать для определения гипса и других добавок, применяемых для получения смешанных цементов, как природных (трепел, опока, глмеж, туф, трасс, порфироид и т.п.), так и техногенных (доменные гранулированные шлаки, элект- ротермофосфорные шлаки, зола и т.п.).

Формула изобретения Способ рентгеноспектрального определения содержания шлака в цементе, включающий облучение анализируемого образца цемента и трех эталонных образцов цемента, содержащих известные количества шлака, и измерение интенсивности характеристического рентгеновского излучения кальция, отличающийся тем. что, с цепью повышения точности и экспрессности определения, дополнительно используют еще по крайней мере четыре эталонных образца, измеряют от всех образцов интенсивности рентгеновского излучения кремния и серы, а содержание шлака определяют по формуле:

25

D

ао + D at li + 2 S b(j li I)

тi j

где li, tj-интенсивности характеристического рентгеновского излучения кальция, кремния и серы;

ао, 3i. btj - калибровочные коэффициенты.

Использование: анализ состава цементов. Сущность изобретения: облучают анализируемый образец и по крайней мере семь эталонных образцов цемента, содержащих известные количества шлака, Измеряют интенсивности характеристического рентгеновского излучения кальция, кремния и серы и определяют содержание шлака по расчетной модели. 1 пр., 2 табл.

Состав эталонных образцов

Таблица 1

Таблица 2

Продолжение табл, 2