RU2284516C1 - Method of determining ratio of components in two-component polymineral clay mixtures - Google Patents

Abstract

FIELD: investigating or analyzing materials.

SUBSTANCE: method comprises heating specimens to be analyzed with a rate of 10 deg/min, using standard initial polymineral clays, selecting temperature intervals 20-200°C, 600-800°C, and 20-100° C from the thermo-analytic curves of the standards, determining the reference values in the intervals, determining mass losses, and choosing maximum values of the mass losses in the intervals for the calculation of the fraction ration of clays.

EFFECT: enhanced accuracy of measurements.

6 dwg, 1 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к методу термоаналитического определения составов смесей и может быть использовано в заводских условиях для определения соотношения компонентов в двухкомпонентных полиминеральных глинистых смесях.The invention relates to a method of thermoanalytical determination of the compositions of mixtures and can be used in the factory to determine the ratio of components in two-component polymineral clay mixtures.

Физико-технические характеристики искусственных глинистых смесей, используемых в качестве шихты для производства строительных материалов, в значительной мере определяются технологическими и механическими режимами их приготовления, в т.ч. способами дозирования и перемешивания компонентов, последовательностью их введения, т.е. факторами, влияющими в конечном итоге на степень однородности получающихся смесей. Анализ режимов работы наиболее распространенных барабанных шаровых мельниц и многолетний опыт их эксплуатации выявили, что до 40-50% мелющих тел составляют "застойные зоны", не участвующие в активном процессе измельчения; внутримельничные устройства (межкамерные перегородки, кольца, диафрагмы и т.д.) не обеспечивают классифицирующий эффект в процессе измельчения, что приводит к переизмельчению продукта, а в многокомпонентной шихте - к различной степени измельчения минеральных фаз разной твердости (Севостьянов B.C., Редькин Г.М., Ханин С.И. и др. /Энергосберегающие помольные агрегаты с винтовыми энергообменными устройствами. // Строительные материалы, 3, 1995, с.30-31). Указанные особенности технологии измельчения, дефекты весового контроля, трудности правильного выбора смесителя и режима совместного смешивания отдозированных компонентов в смесительном модуле приводят к негомогенности получающихся глинистых смесей и нарушениям заданного долевого соотношения компонентов, что влечет несоблюдение технологического регламента производства.The physical and technical characteristics of artificial clay mixtures used as a mixture for the production of building materials are largely determined by the technological and mechanical modes of their preparation, including methods of dosing and mixing the components, the sequence of their introduction, i.e. factors that ultimately affect the degree of homogeneity of the resulting mixtures. An analysis of the operating modes of the most common drum ball mills and many years of experience in their operation revealed that up to 40-50% of grinding media are “stagnant zones” that are not involved in the active grinding process; intra-mill devices (inter-chamber partitions, rings, diaphragms, etc.) do not provide a classifying effect in the grinding process, which leads to over-grinding of the product, and in a multicomponent charge to different degrees of grinding of mineral phases of different hardness (Sevostyanov BC, Redkin G.M. ., Khanin S.I. et al. / Energy-saving grinding units with screw energy-exchange devices. // Building Materials, 3, 1995, p.30-31). The indicated features of the grinding technology, defects in weight control, difficulties in choosing the mixer and the mode of joint mixing of the batch components in the mixing module lead to the inhomogeneity of the resulting clay mixtures and to violations of the specified fractional ratio of the components, which leads to non-compliance with the production technological regulations.

Известен способ определения соотношения глинистых минералов в результате определения минералогического типа исследуемого материала (Толкачев В.Я., Бердов Г.И., Толкачева Н.П. /Экспресс-методы анализа дисперсных материалов на основе тепловых эффектов // Материалы IV Минского международного форума по тепло- и массообмену. 22-26 мая, 2000 г., т.6 "Тепломассообмен в дисперсных системах", с.74-81). Фиксируя поведение воды в тонких пленках дисперсных систем, определяют минералогический тип глинистого сырья на основе различий в адсорбционной способности по воде для каждого мономинерального компонента (каолинита, гидрослюды, монтмориллонита или полиминерального - содержащего два или три минерала). Минералогический тип исследуемого материала устанавливают по расположению кривой относительных потерь массы (ПМ) данного материала в графическом аналитическом поле, полученном для мономинеральных составляющих, путем построения зависимостей относительной ПМ от температуры с дальнейшим определением соотношения глинистых минералов между собой.A known method for determining the ratio of clay minerals as a result of determining the mineralogical type of the studied material (Tolkachev V.Ya., Berdov GI, Tolkacheva NP / Express methods for the analysis of dispersed materials based on thermal effects // Materials of the IV Minsk International Forum on heat and mass transfer. May 22-26, 2000, t.6 "Heat and mass transfer in dispersed systems", p.74-81). By fixing the behavior of water in thin films of disperse systems, the mineralogical type of clay raw materials is determined based on differences in water adsorption for each monomineral component (kaolinite, hydromica, montmorillonite or polymineral - containing two or three minerals). The mineralogical type of the material under study is determined by the location of the curve of relative mass loss (PM) of this material in the graphical analytical field obtained for monomineral components by constructing the dependences of the relative PM on temperature with further determination of the ratio of clay minerals to each other.

К недостаткам известного способа относится то, что по данным термометрического анализа производится определение только соотношения глинистых минералов между собой в данном и определенном минералогическом типе глинистого сырья, но не долевого соотношения этих типов глинистого сырья в их смесях.The disadvantages of this method include the fact that according to thermometric analysis, only the ratio of clay minerals to each other in this and a certain mineralogical type of clay raw material is determined, but not the fractional ratio of these types of clay raw material in their mixtures.

Известен способ термического количественного анализа кор выветривания карбонатитов с определением содержания гетита, сидерита, карбонатапатита путем комплексирования дифференциального термического анализа и термогравиметрии с газовой хроматографией. Если известен стехиометрический состав минерала и процесс его термического разложения, то содержание минерала этим способом подсчитывается по изменению массы образца в температурном интервале термической реакции (Методика комплексного рентгенографического (РКФА) и термического количественного фазового анализа кор выветривания редкометалльных карбонатитов и термического количественного фазового анализа кор выветривания редкометалльных карбонатитов. // Методические рекомендации НСОММИ, №65, М., ВИМС, 1994).A known method of thermal quantitative analysis of the weathering crust of carbonatites with the determination of goethite, siderite, carbonatapatite by combining differential thermal analysis and thermogravimetry with gas chromatography. If the stoichiometric composition of the mineral and the process of its thermal decomposition are known, then the mineral content by this method is calculated by changing the mass of the sample in the temperature range of the thermal reaction (Complex X-ray diffraction (RKFA) and thermal quantitative phase analysis of the weathering crust of rare-metal carbonatites and thermal quantitative phase analysis of the weathering crust of rare-metal carbonatites. // Methodical recommendations NSOMMI, No. 65, M., SIMS, 1994).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе проводят количественное определение содержания минералов без определения соотношения каждого вида карбонатита в их природных смесях в составе кор выветривания.The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that in the known method, the content of minerals is quantified without determining the ratio of each type of carbonatite in their natural mixtures in the composition of the weathering crust.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков и принятым за прототип является способ полуколичественного определения концентраций кальцита, доломита, магнезита в карбонатной породе путем сочетания методов дифференциального термического и дифференциального термогравиметрического анализов, включающий термоаналитическое исследование многокомпонентной системы указанных карбонатов с определением значений ПМ и последующим расчетом содержания каждого путем сравнения количеств углекислого газа, выделившегося в температурном интервале диссоциации определяемого минерала, с количеством газа, выделяющегося из соответствующего эталона - стандартного образца фазового состава (Оценка качества карбонатного сырья комплексом методов. // Методические рекомендации НСОММИ, №103, М., ВИМС, 1996).The closest to the claimed invention in terms of features and adopted as a prototype is a method for the semi-quantitative determination of the concentrations of calcite, dolomite, magnesite in carbonate rock by combining differential thermal and differential thermogravimetric analysis methods, including thermoanalytical study of a multicomponent system of these carbonates with determination of PM values and subsequent calculation of the PM content each by comparing the amounts of carbon dioxide released in the temperature range of dissociation of the determined mineral, with the amount of gas released from the corresponding standard — the standard sample of phase composition (Quality assessment of carbonate raw materials by a set of methods. // Methodical recommendations NSOMMI, No. 103, M., VIMS, 1996).

К причинам, препятствующим достижению известным способом указанного ниже технического результата, относится использование величин ПМ каждой фазы лишь для определения ее содержания при невозможности определения долевого содержания каждой карбонатной породы в их смесях.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below by a known method include the use of PM values of each phase only to determine its content when it is impossible to determine the fractional content of each carbonate rock in their mixtures.

Задачей изобретения является разработка способа определения долевого соотношения компонентов в двухкомпонентных полиминеральных глинистых смесях с целью экспрессного контроля соблюдения заданного соотношения компонентов при производстве глинистых смесей для предотвращения искажения необходимого соотношения и использования метода в качестве арбитражного при нарушении качества изделий.The objective of the invention is to develop a method for determining the proportion of components in two-component polymineral clay mixtures with the aim of express control of compliance with a given ratio of components in the production of clay mixtures to prevent distortion of the required ratio and use the method as an arbitration method in violation of product quality.

Технический результат - уменьшение искажений состава шихты, экспрессность и упрощение определения долевого соотношения компонентов в двухкомпонентных полиминеральных глинистых смесях.EFFECT: reduced distortion of the composition of the charge, expressness and simplification of determining the fractional ratio of components in two-component polymineral clay mixtures.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе определения долевого соотношения компонентов в двухкомпонентных полиминеральных глинистых смесях, включающем нагревание и термоаналитическое исследование образцов эталонов и анализируемых глинистых смесей, регистрацию термоаналитических кривых, определение значений потери массы (ПМ) в температурных интервалах, особенность заключается в том, что нагревание образцов проводят со скоростью 10 град/мин, в качестве эталонов используют образцы исходных полиминеральных глин, входящих в состав анализируемой смеси, на термоаналитических кривых которых выделяют температурные интервалы в пределах 20-200°С, 600-800°С и 20-1000°, определяют эталонные значения потери массы ПМ_эi, затем в таких же интервалах определяют значения потери массы ПМ_ci на термоаналитических кривых анализируемой смеси и для расчета долевого соотношения глин в смеси используют значения ПМ_эi и ПМ_ci в двух интервалах, где величины ПМ_ci максимальны.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method for determining the proportion of components in two-component polymineral clay mixtures, including heating and thermoanalytical study of samples of standards and analyzed clay mixtures, registration of thermoanalytical curves, determination of mass loss (PM) values in temperature ranges, the feature is that the heating of the samples is carried out at a speed of 10 deg / min, use as standards the samples of the initial polymineral clays that are part of the analyzed mixture, on the thermoanalytic curves of which the temperature ranges are distinguished in the range of 20-200 ° C, 600-800 ° C and 20-1000 °, determine the reference values of the mass loss of PM _ei , then in the same intervals determine the mass loss values of PM _ci on the thermoanalytical curves of the analyzed mixture and to calculate the fractional ratio of clays in the mixture, the PM _ei and PM _ci values are used in two intervals, where the PM _ci values are maximum.

Использование в качестве эталонов исходных полиминеральных глин, входящих в состав смесей, позволяет применять значения потерь массы, взятых в определенных температурных интервалах, в качестве основы для расчета соотношений глин в смесях, причем такие эталонные величины ПМ_э можно использовать многократно и к любым смесям, составленным на основе этих исходных компонентов.The use of the initial polymineral clays that are part of the mixtures as standards makes it possible to use the values of mass losses taken in certain temperature ranges as a basis for calculating clay ratios in mixtures, and such reference PM _e values can be used repeatedly for any mixtures composed based on these source components.

Исследования полиминеральных глин общего назначения (монтмориллонит-гидрослюдистых и монтмориллонитовых карбонатсодержащих на основе двенадцати месторождений Российской Федерации) показали, что термические превращения глинистых фаз (монтмориллонит-гидрослюдистого минерального комплекса) протекают с максимальными значениями ПМ в температурном интервале 20-200°С (дегидратация), а карбонатных фаз (кальцита, доломита) - в интервале 600-800°С (диссоциация). Именно в этих интервалах достигается максимальное соответствие численных значений ПМ содержанию термогравиактивных породообразующих минеральных фаз, что позволяет использовать указанные интервалы для определения соотношения компонентов полиминеральных смесей. При этом величина общей (интегральной) ПМ в интервале 20-1000°С отражает состав всех породообразующих минеральных фаз полиминеральной глины, интегрируя процессы дегидратации, дегидроксилизации монтмориллонит-гидрослюдистого комплекса и диссоциации карбонатного. Поэтому использование общей ПМ является обязательным. По указанным причинам при заданных условиях эксперимента все три выбранных интервала (20-200°С, 600-800°С и 20-1000°С) отражают реально существующие и фиксируемые значениями ПМ_эi, количества и соотношения глинистых и карбонатных фаз внутри каждого исходного компонента.Studies of general-purpose polymineral clays (montmorillonite-hydromica and montmorillonite carbonate-based on the basis of twelve deposits of the Russian Federation) showed that thermal transformations of clay phases (montmorillonite-hydromica micaceous complex) occur with maximum PM values in the temperature range of 20-200 ° C (deg and carbonate phases (calcite, dolomite) - in the range of 600-800 ° C (dissociation). It is in these intervals that the maximum correspondence of the numerical values of PM to the content of thermogravioactive rock-forming mineral phases is achieved, which allows the use of these intervals to determine the ratio of components of polymineral mixtures. The value of the total (integral) PM in the range of 20-1000 ° С reflects the composition of all rock-forming mineral phases of polymineral clay, integrating the processes of dehydration, dehydroxylation of the montmorillonite-hydromicaceous complex and carbonate dissociation. Therefore, the use of a common PM is mandatory. For the indicated reasons, under the given experimental conditions, all three selected intervals (20-200 ° С, 600-800 ° С and 20-1000 ° С) reflect the real and fixed values of PM _ei , the amount and ratio of clay and carbonate phases inside each initial component .

Максимальное протекание термических превращений в выделенных температурных интервалах обеспечивается путем нагревания навески пробы с постоянной и одинаковой скоростью 10 град/мин.The maximum occurrence of thermal transformations in the selected temperature ranges is ensured by heating the sample sample with a constant and equal speed of 10 deg / min.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of significant distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed method set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".The claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since from the prior art determined by the applicant, the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention has not been identified to achieve a technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Примеры осуществления способа.Examples of the method.

Пример №1Example No. 1

Испытания образцов глин и смесей на их основе проводят на широко распространенном венгерском дериватографе марки 3425-1500-ОД при следующих условиях эксперимента: чувствительность термовесов - 100 мг, режимы регистрации кривых дифференциального термического (ДТА) и дифференциального термогравиметрического (ДТГ) анализов - 1/5, навески проб - от 200 до 300 мг, нагрев до 1000°С со скоростью 10°/мин.Clay samples and mixtures based on them are tested on a widespread Hungarian derivatograph of the brand 3425-1500-ОD under the following experimental conditions: sensitivity of thermal weights - 100 mg, recording modes of differential thermal (DTA) and differential thermogravimetric (DTG) analyzes - 1/5 , sample weights - from 200 to 300 mg, heating to 1000 ° C at a speed of 10 ° / min.

Навеску 200-300 мг образца полиминеральной глины №1 Кощаковского месторождения нагревают до 1000°С со скоростью 10 град/мин, регистрируют термоаналитические кривые (фиг.1), на которых выделяют температурные интервалы 20-200°С, 600-800°С и 20-1000°С, в них определяют эталонные значения потери массы Пм_э1 ^20-200, ПМ_э1 ^600-800 и ПМ_э1 ^20-1000. Результаты определений представлены в таблице 1.A sample of 200-300 mg of a sample of polymineral clay No. 1 of the Koshchakovsky deposit is heated to 1000 ° C at a speed of 10 deg / min, thermal analysis curves are recorded (Fig. 1), in which the temperature ranges of 20-200 ° C, 600-800 ° C are distinguished 20-1000 ° C, they determine the reference values of the mass loss PM _e1 ^20-200 , PM _e1 ^600-800 and PM _e1 ^20-1000 . The determination results are presented in table 1.

Пример №2Example No. 2

Исследования проводят по примеру 1 с тем отличием, что в качестве второго эталонного образца используют карбонатсодержащую светложгущуюся глину №2 Максимковского месторождения. Результаты определения значений потери массы этого эталона ПМ_э2 ^20-200, ПМ_э2 ^600-800 и ПМ_э2 ^20-1000 по термоаналитическим кривым (фиг.2) в выделенных интервалах также приведены в таблице 1.The research is carried out according to example 1 with the difference that carbonate-containing light-burning clay No. 2 of the Maksimkovskoye deposit is used as the second reference sample. Determination results of the weight loss values of the standard PM _E2 ^{20-200, 600-800} _A2 PM and PM _A2 ^20-1000 by thermoanalytical curves (Figure 2) in the selected intervals are also shown in Table 1.

Пример №3Example No. 3

Для оценки неизвестного долевого соотношения исходных компонентов исследования проводят по примеру №1 с тем отличием, что в качестве анализируемого образца используют двухкомпонентную смесь №3, составленную из глин Кощаковского и Максимковского месторождений, на термоаналитических кривых (фиг.3) выделяют интервалы 20-200°С, 600-800°С и 20-1000°С, в которых определяют значения потери массы анализируемой смеси ПМ_с3 ^20-200, ПМ_с3 ^600-800 и ПМ_с3 ^20-1000, представленные в таблице 1. Из трех экспериментально определенных значений ПМ_с3 смеси №3 (3,3; 3,1 и 9,6%) выбирают два максимальных по абсолютной величине (значение ПМ_с3 ^20-200=3,3% и значение ПМ_с3 ^20-1000=9,6%) и составляют систему уравнений для двух указанных интервалов, где Х - доля кощаковской глины №1, Y - доля максимковской глины №2 в составе анализируемой смеси с неизвестным соотношением:To assess the unknown share ratio of the initial components of the study, Example 1 is carried out, with the difference that a two-component mixture No. 3 composed of clays of Koshchakovsky and Maksimkovsky deposits is used as an analyzed sample; intervals 20-200 ° are distinguished on the thermoanalytical curves (Fig. 3) C, 600-800 ° C and 20-1000 ° C, in which the mass loss values of the analyzed mixture PM _c3 ^20-200 , PM _c3 ^600-800 and PM _c3 ^{20-1000 are determined} , presented in table 1. Of the three experimentally determined values PM _{c3 of} mixture No. 3 (3.3; 3.1 and 9.6%) I choose two maximum absolute values (PM _c3 ^20-200 = 3.3% and PM _c3 ^20-1000 = 9.6%) make up the system of equations for the two indicated intervals, where X is the proportion of Koshchak clay No. 1, Y - the proportion of Maksimkov clay No. 2 in the composition of the analyzed mixture with an unknown ratio:

где ПМ_э1 ^20-200, ПМ_э2 ^20-200, ПМ_с3 ^20-200 и ПМ_э1 ^20-1000, ПМ_э2 ^20-1000, ПМ_с3 ^20-1000 - величины ПМ исходных (эталонных) образцов №1, №2 и анализируемой смеси №3 в интервалах 20-200°С и 20-1000°С соответственно.where PM ^20-200 _{A1, A2} ^20-200 PM, PM and PM _c3 ^{20-200 20-1000} _{A1, A2} TM ^{20-1000, 20-1000} _c3 GR - GR initial value (reference) sample №1, №2 and analyzed mixture No. 3 in the intervals of 20-200 ° C and 20-1000 ° C, respectively.

При подстановке указанных значений из таблицы 1 получается следующая система уравнений:When substituting the indicated values from table 1, the following system of equations is obtained:

решение которой дает значения Х=0,8 и Y=0,2, что соответствует 80% исходного образца №1 и 20% исходного образца №2.the solution of which gives values of X = 0.8 and Y = 0.2, which corresponds to 80% of the original sample No. 1 and 20% of the original sample No. 2.

Пример №4Example No. 4

Для контрольной проверки соблюдения заданного долевого соотношения исходных компонентов исследования проводят по примеру №1 с тем отличием, что в качестве анализируемого образца используют двухкомпонентную смесь №4, составленную из глин Кощаковского и Максимковского месторождений с известным соотношением исходных компонентов (60/40), на термоаналитических кривых (фиг.4) выделяют интервалы 20-200°С, 600-800°С и 20-1000°C, в которых определяют значения потери массы анализируемой смеси ПМ_с4 ^20-200, ПМ_с4 ^600-800 и ПМ_с4 ^20-1000 представленные в таблице 1. Из трех экспериментально определенных значений ПМ_с4 смеси №4 (3,0; 5,5 и 14,2%) выбирают два максимальных по абсолютной величине (значение ПМ_с4 ^600-800=5,5% и значение ПМ_с4 ^20-1000=14,2%). Для проверки соответствия реального соотношения компонентов заданному составу производят теоретический расчет значений ПМ_с4 ^600-800 и ПМ_с4 ^20-1000 для двух указанных интервалов:For a control check of compliance with a given proportional ratio of the starting components, the studies are carried out according to example No. 1, with the difference that as the analyzed sample, a two-component mixture No. 4, composed of clays of Koshchakovsky and Maksimkovsky deposits with a known ratio of the starting components (60/40), is used on thermal analysis the curves (Fig. 4) distinguish between 20-200 ° C, 600-800 ° C and 20-1000 ° C, in which the mass loss values of the analyzed mixture PM _s4 ^20-200 , PM _s4 ^600-800 and PM _s4 ^{20- 1000 are} presented in table 1. Of the three the experimentally determined values of PM _{c4 of} mixture No. 4 (3.0; 5.5 and 14.2%) choose two maximum absolute values (PM _c4 ^600-800 = 5.5% and PM _c4 ^20-1000 = 14, 2%). To check compliance with the real proportions of the components of a given composition produce a theoretical calculation of the values of PM and PM ^600-800 _{c4 c4} ^20-1000 for the two intervals:

где ПМ_с4 ^600-800 и ПМ_с4 ^20-1000 - расчетные (т.е. ожидаемые в эксперименте) величины ПМ_ci анализируемой смеси №4; ПМ_э1 ^600-800, ПМ_э2 ^600-800 и ПМ_э1 ^20-1000, ПМ_э2 ^20-1000 - измеренные величины ПМ_эi исходных (эталонных) образцов №1, №2 в интервалах 600-800°С и 20-1000°С соответственно. Коэффициенты 0,6 и 0,4 отражают заданные доли исходных образцов №1 и №2.where PM and PM ^600-800 _{c4 c4} ^20-1000 - estimated (i.e. expected in the experiment) values _ci GR assay mixture №4; MP ^600-800 _{A1, A2} PM and PM ^{600-800 20-1000} _{A1, A2} PM ^20-1000 - PM measured values _ei initial (reference) sample №1, №2 in the ranges 600-800 ° C and 20-1000 ° C respectively. Coefficients of 0.6 and 0.4 reflect the given share of the initial samples No. 1 and No. 2.

При подстановке в систему уравнений эталонных значений из таблицы получается следующая система уравнений:When substituting reference values into the system of equations from the table, the following system of equations is obtained:

Экспериментально измеренные значения ПМ_с4 ^600-800 и ПМ_с4 ^20-1000 равны соответственно 5,5 и 14,2% масс. Хорошее совпадение (с точностью 5,5% отн. и 2,1% отн.) измеренных (5,5 и 14,2%) и расчетных (5,2 и 14,5%) величин подтверждает точное соблюдение заданного соотношения компонентов в искусственной смеси №4.The experimentally measured values of the PM and PM ^600-800 _{c4 c4} ^20-1000 are respectively 5.5 and 14.2% by weight. Good agreement (with an accuracy of 5.5% rel. And 2.1% rel.) Of the measured (5.5 and 14.2%) and calculated (5.2 and 14.5%) values confirms the exact observance of the given ratio of components in artificial mixture No. 4.

Пример №5Example No. 5

Для оценки неизвестного долевого соотношения исходных компонентов исследования проводят по примеру №3 с тем отличием, что смесь №3 нагревают со скоростью 20°/мин. На термоаналитических кривых (фиг.5) выделяют интервалы 20-200°С, 600-800°С и 20-1000°С, в которых определяют значения потери массы анализируемой смеси ПМ_с5(3) ^20-200, ПМ_с5(3) ^600-800 и ПМ_с5(3) ^20-1000, представленные в таблице 1. Из трех экспериментально определенных значений ПМ_с5(3) смеси №3 (2,4; 2,1 и 9,6%) выбирают два максимальных по абсолютной величине (значение ПМ_с5(3) ^20-200=2,4% и значение ПМ_с5(3) ^20-1000=9,6%) и составляют систему уравнений для двух указанных интервалов, где Х - доля кощаковской глины №1, Y - доля максимковской глины №2 в составе анализируемой смеси с неизвестным соотношением:To assess the unknown proportions of the initial components of the study, an example 3 is carried out, with the difference that the mixture 3 is heated at a rate of 20 ° / min. On the thermoanalytical curves (Fig. 5), intervals of 20-200 ° C, 600-800 ° C and 20-1000 ° C are distinguished, in which the mass loss of the analyzed mixture PM _{c5 (3)} ^20-200 , PM _{c5 (3)} is determined ^600-800 and PM _{s5 (3)} ^20-1000 , are presented in table 1. Of the three experimentally determined values of PM _{s5 (3) of} mixture No. 3 (2.4; 2.1 and 9.6%), two maximum absolute values are chosen value (PM value _{s5 (3)} ^20-200 = 2.4% and PM value _{s5 (3)} ^20-1000 = 9.6%) and make up the system of equations for the two indicated intervals, where X is the proportion of Koshchak clay No. 1, Y - the share of Maksimovsk clay No. 2 in the composition of the analyzed mixture with unknown relation due:

где ПМ_э1 ^20-200, ПМ_э2 ^20-200, ПМ_с5(3) ^20-200 и ПМ_э1 ^20-1000, ПМ_э2 ^20-1000, ПМ_с5(3) ^20-1000 - величины ПМ исходных (эталонных) образцов №1, №2 и анализируемой смеси №3 в интервалах 20-200°С и 20-1000°С соответственно.where PM ^20-200 _{A1, A2} ^20-200 PM, PM _{c5 (3)} and PM ^{20-200 20-1000} _{A1, A2} ^20-1000 PM, PM _{c5 (3)} ^20-1000 - PM initial value (reference) of the samples No. 1, No. 2 and the analyzed mixture No. 3 in the intervals of 20-200 ° C and 20-1000 ° C, respectively.

Решение системы с подстановкой из таблицы указанных значений дает величины Х=0,4 и Y=0,3, что теоретически должно соответствовать 40% исходного образца №1 и 30% исходного образца №2. Полученные результаты расчета состава двухкомпонентной смеси не отражают ее фактический состав (80% кощаковской и 20% максимковской глины). Получение ошибочных результатов при скоростном нагреве образца происходит по причине значительного сдвига термических превращений в высокотемпературную область, что влечет соответствующие изменения величин ПМ.The solution of the system with the substitution from the table of the indicated values gives the values X = 0.4 and Y = 0.3, which theoretically should correspond to 40% of the initial sample No. 1 and 30% of the initial sample No. 2. The results of calculating the composition of a two-component mixture do not reflect its actual composition (80% Koshchakovo and 20% Maximkov clay). Erroneous results are obtained during high-speed heating of the sample due to a significant shift in thermal transformations to the high-temperature region, which entails corresponding changes in the PM values.

Пример №6Example No. 6

Для оценки неизвестного долевого соотношения исходных компонентов исследования проводят по примеру №3 с тем отличием, что смесь №3 нагревают со скоростью 5°/мин. На термоаналитических кривых (фиг.6) выделяют интервалы 20-200°С, 600-800°С и 20-1000°С, в которых определяют значения потери массы анализируемой смеси ПМ_с6(3) ^20-200, ПМ_с6(3) ^600-800 и ПМ_с6(3) ^20-1000, представленные в таблице 1. Из трех экспериментально определенных значений ПМ_с6(3) смеси №3 (4,0; 3,6 и 9,6%) выбирают два максимальных по абсолютной величине (значение ПМ_с6(3) ^20-200=4,0% и значение ПМ_с6(3) ^20-1000=9,6%) и составляют систему уравнений для двух указанных интервалов, где Х - доля кощаковской глины №1, Y - доля максимковской глины №2 в составе анализируемой смеси с неизвестным соотношением:To assess the unknown proportional ratio of the starting components of the study, Example 3 is carried out with the difference that mixture No. 3 is heated at a rate of 5 ° / min. On thermoanalytic curves (Fig.6), intervals of 20-200 ° C, 600-800 ° C and 20-1000 ° C are distinguished, in which the mass loss of the analyzed mixture PM _{c6 (3)} ^20-200 , PM _{c6 (3)} is determined ^600-800 and PM _{s6 (3)} ^20-1000 , are presented in table 1. Of the three experimentally determined values of PM _{s6 (3) of} mixture No. 3 (4.0; 3.6 and 9.6%), two maximum absolute values are chosen value (PM value _{s6 (3)} ^20-200 = 4.0% and PM value ^s6 ₍₃₎ ^20-1000 = 9.6%) and make up the system of equations for the two indicated intervals, where X is the proportion of Koshchak clay No. 1, Y - the share of Maksimovsk clay No. 2 in the composition of the analyzed mixture with unknown relation due:

где ПМ_э1 ^20-200, ПМ_э2 ^20-200, ПМ_с6(3) ^20-200 и ПМ_э1 ^20-1000, ПМ_э2 ^20-1000, ПМ_с6(3) ^20-1000 - величины ПМ исходных (эталонных) образцов №1, №2 и анализируемой смеси №3 в интервалах 20-200°С и 20-1000°С соответственно.where PM ^20-200 _{A1, A2} ^20-200 PM, PM _{c6 (3)} and PM ^{20-200 20-1000} _{A1, A2} ^20-1000 PM, PM _{c6 (3)} ^20-1000 - PM initial value (reference) of the samples No. 1, No. 2 and the analyzed mixture No. 3 in the intervals of 20-200 ° C and 20-1000 ° C, respectively.

Решение системы с подстановкой из таблицы 1 указанных значений дает величины Х=1,1 и Y=0,1, что теоретически должно соответствовать 110% исходного образца №1 и 10% исходного образца №2. Полученные результаты расчета состава двухкомпонентной смеси не отражают ее фактический состав (80% кощаковской и 20% максимковской глины). Получение ошибочных результатов при заниженной скорости нагрева образца происходит по причине значительного сдвига термических превращений в низкотемпературную область, что влечет соответствующие изменения величин ПМ. Поэтому правильность расчетов в выделенных интервалах обеспечивается использованием нагрева образцов только со скоростью 10 град/мин.The solution of the system with the substitution of the indicated values from table 1 gives the values X = 1.1 and Y = 0.1, which theoretically should correspond to 110% of the initial sample No. 1 and 10% of the initial sample No. 2. The results of calculating the composition of a two-component mixture do not reflect its actual composition (80% Koshchakovo and 20% Maximkov clay). Erroneous results are obtained at an underestimated heating rate of the sample due to a significant shift in thermal transformations to the low-temperature region, which entails corresponding changes in the PM values. Therefore, the correctness of the calculations in the selected intervals is ensured by using heating of samples only at a speed of 10 deg / min.

Таблица 1Table 1 Результаты экспериментального термоаналитического определения величин ПМ исходных (эталонных) компонентов и смесей на их основе и контрольные расчеты (в скобках) ожидаемых в эксперименте величин ПМ смесейThe results of the experimental thermoanalytical determination of the PM values of the initial (reference) components and mixtures based on them and the control calculations (in brackets) of the expected values of the PM mixtures in the experiment Номер примера, фигурыExample Number, Shapes Характеристика образцов, заданное соотношение исходных компонентов в смесях, скорость нагреваSpecimen characteristics, predetermined ratio of initial components in mixtures, heating rate Измеренные и рассчитанные величины ПМ, % мас. в выделенных температурных интервалах, °СMeasured and calculated values of PM,% wt. in the selected temperature ranges, ° С 20-20020-200 200-400200-400 400-600400-600 600-800600-800 800-1000800-1000 20-1000 (интегральная)20-1000 (integral) 1one 22 33 4four 55 66 77 88 1one Исходная (эталонная) полиминеральная глина Кощаковского м-ния (10°/мин)Original (reference) polymineral clay of Koshchakovsky deposit (10 ° / min) 3,03.0 0,70.7 1,11,1 0,40.4 0,00,0 5,25.2 22 Исходная (эталонная) карбонатсодержащая глина Максимковского м-ния (10°/мин)The initial (reference) carbonate-containing clay of the Maksimkovsky deposit (10 ° / min) 4,44.4 0,80.8 2,72.7 12,512.5 8,18.1 28,528.5 33 Смесь №3 (Кощаковское 80%, Максимковское 20%) (10°/мин)Mixture No. 3 (Koshchakovsky 80%, Maksimkovsky 20%) (10 ° / min) 3,3 (расчет 3,3)3.3 (calculation of 3.3) 0,60.6 1,41.4 3,1 (расчет 2,9)3.1 (calculation 2.9) 1,21,2 9,6 (расчет 9,9)9.6 (calculation of 9.9) 4four Смесь №4 (Кощаковское 60%, Максимковское 40%) (10°/мин)Mixture No. 4 (Koshchakovskoye 60%, Maksimkovskoye 40%) (10 ° / min) 3,0 (расчет 3,1)3.0 (calculation 3.1) 0,70.7 1,91.9 5,5 (расчет 5,2)5.5 (calculation 5.2) 3,13,1 14,2 (расчет 14,5)14.2 (calculation of 14.5) 55 Смесь №3 (Кощаковское 80%, Максимковское 20%) (20°/мин)Mixture No. 3 (Koshchakovskoye 80%, Maksimkovskoye 20%) (20 ° / min) 2,4 (расчет 3,3)2.4 (calculation of 3.3) 1,21,2 1,71.7 2,1 (расчет 2,9)2.1 (calculation 2.9) 2,22.2 9,6 (расчет 9,9)9.6 (calculation of 9.9) 66 Смесь №3 (Кощаковское 80%, Максимковское 20%) (5°/мин)Mix No. 3 (Koshchakovsky 80%, Maksimkovsky 20%) (5 ° / min) 4,0 (расчет 3,3)4.0 (calculation 3.3) 0,20.2 1,11,1 3,6 (расчет 2,9)3.6 (calculation 2.9) 0,70.7 9,6 (расчет 9,9)9.6 (calculation of 9.9)

Изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: заявленный способ при его осуществлении предназначен для использования в промышленности строительных материалов, а именно в заводских условиях для экспресс-контроля долевого соотношения компонентов в глинистых смесях, при нарушении качества изделий для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке примеров.The above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention: the claimed method, when it is implemented, is intended for use in the building materials industry, namely, in factory conditions for express control of the proportion of components in clay mixtures, in case of violation of product quality for the claimed method in as described in the claims, the possibility of its implementation using the methods described in the application is confirmed ke examples.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Использование изобретения позволяет сократить количество длительных и дорогостоящих технологических испытаний готовой продукции в случаях нарушения заданного регламентом соотношения компонентов шихты.The use of the invention allows to reduce the number of lengthy and costly technological tests of the finished product in cases of violation of the specified ratio of the components of the charge.

Использование заявленного способа позволяет гарантировать соблюдение технического регламента в части соблюдения заданного долевого соотношения компонентов в глинистых полиминеральных смесях, сократить время при выяснении причин брака в производстве изделий на основе шихты из глинистых смесей, способствуя поддержанию высокого качества выпускаемой продукции без проведения дорогостоящих технологических испытаний. Отличительной особенностью способа является простота и экспрессность, поскольку одноразовое предварительное определение величин ПМ исходных компонентов обеспечивает многократную их применимость в качестве исходных эталонных величин для определения соотношения любых полиминеральных смесей на основе данных исходных компонентов.Using the claimed method allows us to guarantee compliance with technical regulations in terms of compliance with a given fractional ratio of components in clay polymineral mixtures, reduce the time when determining the causes of marriage in the manufacture of products based on a mixture of clay mixtures, helping to maintain high quality products without expensive technological tests. A distinctive feature of the method is its simplicity and expressiveness, since a one-time preliminary determination of the PM values of the starting components ensures their multiple applicability as initial reference values for determining the ratio of any polymineral mixtures based on these starting components.

Claims (1)

Способ определения долевого соотношения компонентов в двухкомпонентных полиминеральных глинистых смесях, включающий нагревание и термоаналитическое исследование образцов эталонов и анализируемых глинистых смесей, регистрацию термоаналитических кривых, определение значений потери массы (ПМ) в температурных интервалах, отличающийся тем, что нагревание образцов проводят со скоростью 10 град/мин, в качестве эталонов используют образцы исходных полиминеральных глин, входящих в состав анализируемой смеси, на термоаналитических кривых которых выделяют температурные интервалы в пределах 20-200°С, 600-800°С и 20-1000°С и определяют эталонные значения потери массы ПМ_эi, затем в таких же интервалах определяют значения потери массы ПМ_ci на термоаналитических кривых анализируемой смеси и для расчета долевого соотношения глин в смеси используют значения ПМ_эi и ПМ_ci в двух интервалах, где величины ПМ_ci максимальны.A method for determining the proportion of components in two-component polymineral clay mixtures, including heating and thermoanalytical study of samples of standards and analyzed clay mixtures, recording thermoanalytical curves, determining mass loss (PM) values in temperature ranges, characterized in that the samples are heated at a rate of 10 deg / min, samples of the initial polymineral clays that are part of the analyzed mixture are used as standards on thermoanalytical curves to toryh secrete temperature intervals in the range 20-200 ° C, 600-800 ° C and 20-1000 ° C and determine the reference value of weight loss PM _ei, then in the same ranges determined mass loss values _ci at PM thermoanalytical curves the assay mixture and to calculate the fractional ratio of clays in the mixture, the PM _ei and PM _ci values are used in two intervals, where the PM _ci values are maximum.

Images