К вопросу о механизме действия интенсификаторов помола цемента

РЕФЕРАТ. В статье предлагается теоретическое обоснование механизма действия технологических добавок при помоле цемента, обусловленного снятием поверхностных электростатических зарядов. Установлена взаимосвязь между поверхностной проводимостью цементных частиц и классом органических соеди нений. С использованием статистических методов доказано влияние типа вводящейся добавки и минералогического состава клинкера на диэлектрическое сопротивление цементных частиц и текучесть порошка. Результаты эксперимента и масштабной промышленной практики согласуются с выдвинутым предположением о возможности снятия электростатических зарядов и регулирования текучести цементного порошка с помощью технологических добавок, склонных к поляризации.

Ключевые слова: интенсификаторы помола, поверхностные электростатические заряды, механизм действия, диэлектрическое сопротивление.

Keywords: grinding intensifiers, surface electrostatic charges, mechanism of action, dielectric resistance.

При интенсификации помола цемента в шаровых мельницах с помощью технологических до­бавок они воздействуют на мате­риал в ходе измельчения и влияют на парамет­ры процесса и свойства готового цемента. Подробная классификация технологических добавок, используемых при помоле цемента, приведена в работе [1]. В соответствии с этой классификацией применяемые добавки по функциональному назначению разделены на интенсификаторы помола (grinding aids) и добавки, позволяющие улучшить строительно-эксплуатацион­ные свой­ства цемента (quality improvers). Чтобы обозначать функциональное назначение последних, было предложено использовать термин «модификаторы» по аналогии с модифицирую­щими добавками для бетонных и растворных смесей.

Нами выявлены положительная роль текучести тонкодисперсных цементных порошков в процессах их измельчения, сепарирования и транспортирования и влияние ПАВ на этот показатель [2]. Известно также, что текучесть тонкодисперсных порошков зависит от многих факторов, в том числе: 

⋅ дисперсности порошка и формы его час­тиц; 

⋅ минералогического состава; 

⋅ электрических явлений, обусловленных электризацией частиц порошка при тре­нии, которая вызывает прилипание частиц к металлическим поверхностям помольных агрегатов и друг к другу и отра­жается на эффективности помола и сепарации.

Установить, от чего зависит влияние того или иного класса органических соединений, составляющих основу интенсификаторов помола, на процесс измельчения и физико-механические свой­ства цемента, даже несмотря на большое число пуб­ликаций по этому вопросу, не представляется возможным ввиду использования в исследованиях, проведенных разными авторами, различных по минералогическому составу клинкеров, типоразмеров лабораторных или промышленных мельниц, их шаровой загрузки и пр.

В вопросах применения технологических добавок для помола еще много неясного, а их составы находятся на стадии активных разработок. Предлагаемые в литературе механизмы действия добавок по сути описательные, т. е. это попытки воспроизвести последовательность процессов на молекулярном или коллоидном уровне, являющиеся предметом дискуссий. Наиболее распространена теория Ребиндера, объясняю­щая действие ПАВ при измельчении более легким деформированием и разрушением твердых тел и самопроизвольным протеканием в них структурных изменений в результате уменьшения их свободной поверх­ностной энергии при контакте со средой, содержащей веще­ства, способные к адсорб­ции на межфазной поверхности. Однако в последние годы эта теория опровергнута ввиду появления новых данных. На практике уменьшение критического напряжения наблюдается только при более низких скоростях распространения трещин [3]. Результаты моделирования показали, что скорость распространения трещины в кристалле клинкерного минерала С₃S вдоль поверхности спайности достигает в ходе измельчения 11 500 км/ч, что почти в 10 раз больше скорости звука в воздухе [4,  5]. Скорость диффундирования молекул ПАВ на твердой поверхности разлома клинкерных кристаллов значительно ниже — ​от 1 мкм/c до 10 м/с (36 км/ч), в зависимости от условий [6]. Таким образом, скорость перемещения молекул ПАВ по свежей поверхности излома несоизмерима со скоростью распространения трещин, что исключает их способность уменьшить работу разрушения крис­талла.

Для объяснения роли ПАВ, входящих в состав интенсифицирующих добавок при помоле, в зарубежной литературе выдвинута теория нейтрализации статических зарядов на поверх­ности твердых частиц в присутствии молекул органических веществ [7, 8].

Единственное подтверждение действия ПАВ как антистатика — ​результаты исследований, выполненных сотрудниками Цементной ассоциации США (Portland Cement Association USA), в ходе которых они измеряли электростатические заряды при помоле в шаровой мельнице с помощью электростатического измерителя поля ETS (модель 222 со специально изготовленным индикаторным зондом) [9]. Результаты показали, что при помоле без интенсификатора цемент в разгрузочном патрубке имел электрический потенциал на порядок выше, чем при входе в мельницу. При подаче интенсификатора потенциал снижался и знак заряда изменялся на отрицательный.

Возникновение статических зарядов на поверхности цементных частиц

Возникновение зарядов на поверхности частиц твердых тел можно объяснить двумя причинами.

1. Измельчение твердой частицы включает в себя образование и распространение трещин под действием напряжений, создаваемых внешними силами. Критическое напряжение распространения трещины опреде­ляется по уравнению Гриффитса [10] на основе значений модуля Юнга, поверхностной энергии и длины трещины. При тонком измельчении разность плотности зарядов на противоположных стенках трещины, возникающей при воздействии мелющих тел на материал, может достигать десятков единиц CGSE на 1 см² (до 1010 элементарных зарядов на 1 см²) [11].

Заряд частицы после разделения поверх­ностей определяется выражением [12]:

           Q_ч = σ_σS_к – Q_ос – Q_н,                    (1)

где σ_σ — ​плотность электрического заряда двойного слоя, Кл/м²; S_к — ​площадь поверх­ности контакта, м²; Q_ос — ​заряд, стекающий через омическое сопротивление контактирую­щих поверхностей; Q_н — ​заряд, нейтрализованный в результате ионных процессов, протекающих в зазоре между разделяющимися поверхностями. Таким образом, заряды будут оставаться на поверхностях после их разделения при условии, что время разделения контакта меньше времени релаксации зарядов. При отрыве поверхностей друг от друга обнаруживаются частицы с зарядом обоих знаков. При этом знак заряда не зависит от знака начального заряда частиц, а значение заряда в десятки раз превышает первоначальные заряды, фиксируемые после осаждения частиц на поверх­ности.

2. Статическое электричество накапли­вается при трении. Во второй камере мельницы измельчение происходит за счет истираю­щих воздействий. При трении повышается площадь поверхности контакта между двумя материалами и интенсифицируется перенос одного материала на другой, что способ­ствует накоплению зарядов на поверхности частиц. Напряженность электрического поля при электризации путем трения зависит от физико-химического состояния частиц, площади и формы ее поверхности и скорости движения относительно среды.

Превалируют отрицательно заряженные частицы, доля которых составляет примерно 75 % их общего числа [13—17]. Детальные исследования размеров частиц показали, что заряд непрерывно увеличивается с уменьшением размера частиц. Установлено, что при размере частиц 330—500 мкм заряд составлял 10 нКл на 1 г, тогда как при их размере 90—120 мкм — ​65 нКл на 1 г [18]. Авторы посчитали, что возможной причиной различия являет­ся адгезия мелких частиц (размером менее 40 мкм) к крупным частицам, которые в конечном счете повышают шероховатость поверх­ности крупных частиц, аналогично эффектам рисунка/микроструктуры. Авторы работы [19] доказали, что простые геометрические факторы приводят к нетто-переносу электронов от более крупных частиц к более мелким.

Основываясь на модели контактного переноса заряда между двумя частицами, авторы работы [20] установили, что для системы гранулированных частиц различных размеров из-за их множественных столкновений существует пороговый радиус частиц — имеющие бóльший и меньший радиусы несут противоположные заряды. Пороговый радиус час­тиц равен среднему их размеру в такой системе. В принципе полярность зарядов, переносимых на самую большую частицу, совпадает с полярностью переносящего носителя заряда, и в случае переноса положительного заряда самая большая частица будет заряжена положительно, а самая маленькая частица — ​отрицательно, и наоборот [20].

Электростатическая адгезия

Электростатические заряды, возникаю­щие на поверхности твердых частиц при трении, обусловливают притяжение частиц и их агре­гацию в более крупные конгломераты [21]. В основе электрической теории адгезии лежит представление о двойном электрическом слое, образующемся при тесном контакте двух поверхностей.

При разделении частиц возникает разность электрических потенциалов, которая повышается с увеличением зазора между раздвигаемыми поверхностями до определенного предела, когда наступает разрыв. Таким образом, на границе раздела адгезия—​прилипание образуется электростатическая сила, обусловленная наличием двойного электрического слоя. Эти силы объясняют сопротивление разделению [22].

Сила адгезии F в результате электростатического взаимодействия при высокой плотности электризации выражается уравнением по модели плоского конденсатора [22]:

где U — ​разность потенциалов, ε₀ — ​диэлектрическая проницаемость, ρ — ​поверхностная плотность заряда, Н — ​расстояние между взаимо­действующими поверхностями.

Роль электризации в процессе измельчения

В условиях электростатики, т. е. когда электрические заряды неподвижны, напряженность электрического поля внутри частицы всегда равна нулю. Поэтому заряженные однократно частицы диэлектриков сохра­няют свой заряд в течение нескольких часов, даже если частицы материала располагаются на заземленной металлической поверхности (мельницы, силоса).

При измельчении твердых материалов электризация играет негативную роль, противодействуя достижению высокой размалываемости материалов за счет агрегирования тонких частиц и налипанию их на мелющие тела и футеровку мельницы. В ходе сепарации агрегаты частиц воспринимаются как крупные частицы и возвращаются в первую камеру мельницы, при этом повышаются затраты электроэнергии на повторное разрушение агрегированных частиц. Возвращенные мелкие частицы в первой камере выполняют роль «подушки», что снижает эффективность работы мелющих тел. Снижается скорость прохождения потока материала сквозь мельницу. При хранении порошков электризация способствует зависанию час­тиц в емкостях хранения; при транспортировании, особенно с высокими скоростями потоков, материал налипает на стенки трубопроводов и рабочие элементы насосов. Все это создает определенные трудности при работе с тонкодисперс­ными минеральными порошками.

Снятие электростатических зарядов органическими добавками

Согласно уравнению (2), уменьшить силу адгезии можно, снижая разности потенциалов между двумя частицами; изменяя поверхностную плотность заряда; увеличивая расстояние между взаимодействующими поверх­ностями.

Ни у кого не вызывает сомнения, что механизм действия органических добавок основан на процессах адсорбции на свежесформированной поверхности при измельчении частиц. Для выбора вида ПАВ, входящего в состав интенсификатора помола, необходимо понимать механизм работы молекулы органического вещества после адсорбции на поверхности твердых частиц при измельчении. В качестве рабочей гипотезы о механизме работы таких молекул на поверхности цементных частиц была принята теория нейтрализации статических зарядов молекулами ПАВ [7, 8].

Кроме того, молекулы органических веществ создают стерический эффект отталкивания, что в свою очередь снижает агломерацию тонкодисперсных частиц в ходе измельчения.

В работах [24, 25] приведены результаты молекулярного математического моделирования процессов адсорбции на поверхностях раскола кристаллов, подтверждающие изменение агломерации в присутствии ряда органических соединений. Было подтверждено, что главный эффект действия интенсификаторов заключается в снижении энергии агломерации за счет уменьшения поверхностной полярности. Параллельно с последней уменьшается поверхностная энергия.

Энергия агломерации имеет обратную корреляцию с производительностью помола. Чем больше снижаются кулоновские силы притяжения между двумя поверхностями, тем меньше сила агломерации и более эффективен помол. Другая причина снижения агломерационных сил между расколотыми поверхностями клинкерных минералов, по мнению авторов работ [24, 25], — ​начальная гид­ратация на поверхности. Гидратированные поверхности имеют более низкую полярность, например, из-за групп Al—OH вместо полу­ионных связей Аl—О, и кулоновские силы взаимодействия в результате ослабляются. Такой эффект отмечается при впрыскивании воды во вторую камеру мельницы.

Одновременно следует учитывать, что измельчаемые частицы имеют шероховатость, углубления и трещины, которые создают активное сопротивление при движении слоев порошка. Влияние абразивного эффекта мелких частиц может быть снижено «смазочным» эффектом углеводородных радикалов адсорбированной добавки, направленных во внешнюю среду. При этом очень сильно увеличивается порошковая текучесть.

Необходимая дозировка органического соединения пропорциональна тонкости помола цемента. Наши расчеты показали, что для молекул триэтаноламина (ТЭА) посадочная площадь равна 36,5 · 10^—16 см². При дозировке ТЭА в мельницу при помоле 150 г на 1 т цемента покрытие поверхности час­тиц цемента с удельной площадью 300 м²/ кг составляет 60—70 %. Для покрытия 50 % свободной поверхности цементных частиц молекулами глицерина требуется внести его в количе­стве от 150 до 250 г/т цемента с удельной поверхностью 300 и 500 м²/ кг соответственно. Практически за короткое время пребывания материала в мелющей системе (6—30 мин) должны пройти адсорб­ционные процессы, в результате которых молекулами ПАВ будет покрыто 50—70 % вновь созданной поверхности материала.

Обоснование методики эксперимента

Для обнаружения эффекта снятия электростатического заряда с поверхности была выдвинута гипотеза об изменении электропроводимости диэлектрических цементных частиц при нанесении на их поверхность органических веществ с молекулами, склонными к поляризации в соответствии с формулой Клаузиуса—​Моссотти [1]. Как нам представляется, механизм повышения поверхностной проводимости цементных частиц связан со способностью молекул таких веществ к поляризации под действием локальных силовых полей на свежесколотых поверхностях и снятием остаточных электростатических зарядов из-за роста электропроводимости при поляризации.

Количество свободных электронов в диэлектриках мало, и поэтому проводимость их тоже мала (10^—8…10^—18 См/см). Проводимость может возникать в диэлектриках по двум причинам: вследствие смещения зарядов, которые возникают при различной поляризации (абсорбционных токов) и вследствие перемещения (примесных) ионов.

Если к цементным частицам приложить постоянное напряжение и при этом измерять протекающий через них ток, то можно получить зависимость тока утечки i_ут от времени приложения напряжения. Ток утечки представляет собой сумму двух токов [26]:

               i_yт = i_абс + i_ск,                (3)

где i_абс — ​ток абсорбции, i_ск — ​сквозной ток, или ток сквозной проводимости.

Ток абсорбции обусловлен быстрыми поляризационными процессами, происходящими с момента приложения напряжения. Сквозной ток зависит от диэлектрических свойств цементных частиц. Таким образом, можно определить ток адсорбции при нанесении на поверх­ность различных веществ.

Электрическая проводимость диэлектрических материалов зависит от влажности, температуры окружающей среды и наличия на их поверхности адсорбированных молекул органических веществ. Электрическая проводимость обратно пропорциональна диэлектрическому сопротивлению. Достаточно тончайшего слоя адсорбированных молекул на поверхности диэлектрика, чтобы была обнаружена заметная проводимость, определяе­мая в основном толщиной этого слоя. Удельное поверхностное сопротивление тем выше, чем меньше полярность адсорбированного на поверхности вещества.

Снятие электростатических зарядов должно привести к уменьшению поверхностных сил притяжения, вызванных электростатической составляющей адгезии, и за счет этого — к снижению агломерации мелких частиц и повышению текучести цементного порошка. Электростатическое взаимодействие и текучесть зависят от ряда факторов. Вызывало интерес влияние минералогического состава цементного клинкера и класса органических соединений на эти характеристики.

Цель работы заключалась в обнаружении эффекта снятия электростатических зарядов молекулами органических соединений, склонных к поляризации, установлении взаимосвязи между диэлектрическим сопротивлением цементных порошков и их текучестью и определении влияния на эти показатели минералогического состава клинкеров.

Методы и материалы

Для подтверждения влияния на электропроводимость (диэлектрическое сопротивление) органических соединений исследовали пробы цемента, полученные в результате помола в лабораторной мельнице промышленных клинкеров различного минералогического состава совместно с гипсом в присутствии соеди­нений классов гликолей и аминов — ​этиленгликоля (ЭГ), полиэтиленгликоля (ПЭГ), ТЭА и три­изопропаноламина (ТИПА), а также комплексных составов интенсификаторов помола производства ООО «Полипласт Новомосковск», таких как «Литопласт АИ», «Литопласт ИП» и «Литопласт ИМ». Технологические добавки вводили в мельницу вместе с компонентами цемента в дозировке 0,2 % массы цемента. Минералогический состав клинкеров приведен в таблице.

На основе клинкеров К2 и К3 выпускаются цементы общестроительного назначения, на основе клинкера К4 изготавливают сульфатостойкие цементы, К1 — ​клинкер для белого цемента.

Цементные порошки лабораторного помола имели примерно равную удельную поверхность по Блейну 300 ± 10 м²/кг. Текучесть порошков определяли по методике ASTM С1565—09 по массе порошка, прошедшего сквозь сито № 05 при механическом воздействии.

Для определения диэлектрического сопротивления из цементных порошков прессовали цилиндры размерами D = H = 20 мм. Сопротивление образцов протеканию тока измеряли прибором «Измеритель сопротивления изоляции 1800 IN/1801 IN/1832 IN/1851 IN». Принцип действия прибора основан на измерении падения напряжения на сопротивлении изоляции под действием тока, возникающего при приложении испытательного высокого напряжения с последующим преобразованием в пропорциональное значение сопротивления. Испытательное напряжение постоянного тока не превышало 2500 В, тестовый ток — ​2 мА, погрешность измерения составляла ±5 % предельного значения измеряемых величин. Сопротивление изоляции измерялось в мегаомах. Для каждого цемента диэлектрическое сопротивление и текучесть измеряли на трех образцах.

Для изучения взаимосвязей диэлектрического сопротивления, минералогического состава цемента и текучести цементного порошка применили методы корреляционно–регрессионного и дисперсионного анализа, реализованные в программе Statistica.

Результаты и обсуждение

Все цементные порошки исследовали на текучесть по методу ASTM С1565-09, суть которого заключается в определении способности порошка протекать сквозь сито с размером ячеек 500 мкм. После этого из порошко­образных бездобавочного цемента и цементов с технологическими добавками спрессовали по три образца, на которых определяли ди­электрическое сопротивление. 

На первом этапе статистического исследования провели формальный статистический тест для проверки гипотезы о том, что обнаруженная связь между исследуемыми факторами носит случайный характер, а не является свойством совокупности. Для этого использовали уровень значимости р — количественную оценку надежности связи: чем меньше его значение, тем выше статистическая значимость результатов исследования, подтверждающего указанную гипотезу.

Дисперсионный анализ полученных данных в модуле ANOVA (Analysis of Variation) продемонстрировал значимость различий между средними значения­ми сопротивления и текучести цементных порошков, полученных на клинкерах с разным минералогическим составом (эффект — «Клинкер») в присутствии различных технологических добавок (эффект — «Добавка») (рис. 1).

Рис. 1. Результаты расчета в модуле ANOVA в программе Statistica. SS — сумма квадратов значений (используется для вычисления внутригрупповой дисперсии), MS — средний квадрат значений (отношение SS к числу степеней свободы), F — расчетное значение критерия Фишера, р — расчетный уровень значимости

Поскольку расчетное значение р оказалось для всех исследованных факторов («Добавка», «Клинкер», совместное влияние «Добавки» и «Клинкера») меньше 0,05, принятого в качестве граничного значения для проверки гипотезы, был сделан вывод о статистической значимости полученных данных о влиянии «Добавки» на сопротивление прессованных образцов из цемента и на текучесть цементных порошков. Таким образом, средние значения текучести и сопротивления для добавочных и бездобавочных смесей значимо различаются. 

Для графического представления влияния «Клинкера» и «Добавки» на текучесть и ди­электрическое сопротивление цементных порошков в программе Statistica были построены графики изменчивости (рис. 2 и 3).

Рис. 2. Влияние технологических добавок и минералогического состава клинкеров на текучесть цементных порошков лабораторного помола; б/д — ​без добавки

Рис. 3. Влияние технологических добавок и минералогического состава клинкеров на диэлектрическое сопротивление образцов из цементного порошка; б/д — ​без добавки

В присутствии гликолей (ЭГ и ПЭГ) текучесть повысилась на 20—22 %, а при добавлении ТЭА и ТИПА — на 20—32 и 40—52 % соответственно (см. рис. 2). При вводе каж­дой из добавок текучесть варьировалась в пределах 2—6 % в зависимости от минералогического состава клинкеров.

Результаты экспериментов показали, что выбранные для исследования добавки снижают диэлектрическое сопротивление порошка цемента на 13—40 %. Наименьшее влияние на снятие статических зарядов оказывают гликоли (ЭГ и ПЭГ), наибольшее — амины  (ТЭА и ТИПА). В цементах без интенсификаторов помола сильнее выражено влияние минералогического состава на сопротивление (см. рис. 3). Введение интенсифицирующих добавок нивелирует влияние минералогического состава на сопротивление (см. рис. 3), и в результате изменяется текучесть цемент­ного порошка (см. рис. 2). Отметим, что промышленные образцы интенсификаторов помола содержат комплекс химических реагентов, проявляющих синергетический эффект по снижению сопротивления. Так, при вводе добавки «Литопласт ИМ1» сопротивление понизилось в зависимости от вида клинкера на 26—34 %, а текучесть повысилась на 40—57 %. Также отмечают­ся незначительные колебания диэлектрического сопротивления при вводе определенной добавки для клинкеров с разным минералогическим составом (в пределах 10—12 %).

Колебания коэффициента парной корреляции для минералогического состава (попеременно варьировалось содержание C₃S, C₂S, C₃A и C₄AF) и диэлектрического сопротивления цемента с каждой из исследуемых добавок составляли ±0,24, что свидетель­ствует о незначительной взаимосвязи этих переменных.

Цемент К1 во всех случаях — ​и с добавкой, и без нее — ​имеет более высокое сопротивление, за исключением образца с добавкой «Литопласт АИ», для которого, наоборот, сопротивление минимально.

Рассчитанные значения коэффициента регрессии показали интенсивное влияние сопротивления на текучесть цементного порошка. Была установлена обратная линейная корреляция между сопротивлением и текучестью порошка (рис. 4).

Рис. 4. Взаимосвязь между сопротивлением и текучестью цементов с интенсификаторами помола (а) и без добавок (б)

На диаграммах рассеяния, полученных в программе Statistica, дополнительно приведены уравнения линейной регрессии y = f(x), а также значения p и коэффициентов корреляции r (см. рис. 4). Представленные зависимости аппроксимированы к линейной модели. Сила связи между сопротивлением и текучестью по шкале Чеддока высокая, при этом коэффициент корреляции для цементов с добавками больше (r = –0,8838), чем для бездобавочных цементов (r = –0,7802). Приведенные на рис. 4 расчетные коэффициен­ты детерминации r² (0,7812 для цементов с добавками и 0,6087 — без добавок) показы­вают, что при вводе добавок диэлектрическое сопротивление образцов из цемента сильнее влияет на текучесть порошка.

Таким образом, статистический анализ полученных результатов показал, что введение интенсифицирующей добавки при помоле снижает сопротивление изоляции цементных частиц с бездобавочными составами, что подтверждает выдвинутую гипотезу об изменении поверхностного заряда частиц адсорбированными молекулами органических соединений, входящих в состав интенсификаторов. Анализ результатов экспериментов, проведенных в настоящей работе, еще раз подтвердил полученные в течение многих лет при промышленном внедрении интенсификаторов помола на цементных предприятиях данные о влиянии добавок на повышение текучести цементного порошка (см. рис. 2) [27].

Полученные результаты легли в основу правила подбора компонентов комплексных технологических добавок, которые разрабатываются с учетом минералогического состава клинкера. При выборе ПАВ как компонента интенсификатора учитываются молекулярная структура и поверхностная активность органического соединения, а также наличие неподеленной пары электронов, которые могут взаимодействовать с ионами металлов измельчаемого материала с образованием донорно-акцепторных комплексов [1]. Эти характеристики должны определять высокую скорость диффундирования молекул к месту нахождения разорванных валентных связей кристаллических соединений и изменение значений поверхностных зарядов за счет поляризации молекул после их адсорбции на поверхности твердых частиц. 

Показатель текучести цементного порошка при подборе рецептуры промышленных составов интенсификаторов помола был принят в качестве критерия оценки эффективности: чем выше показатель текучести, тем эффективнее работает добавка в качестве интенсификатора помола. Рабочая методика определения текучести цементных порошков при вводе интенсификатора была внедрена сотрудниками ООО «Полипласт Новомос­ковск» на многих цементных предприятиях для текущего контроля работы добавки и режима работы помольной установки, включая сепарирование.

Выводы

Данные о диэлектрическом сопротивлении прессованных образцов из цементного порошка подтвердили выдвинутую гипотезу о снятии электростатических зарядов с поверхности частиц адсорбированными молекулами органических соединений, склонных к поляризации, и о снижении агломерации частиц в ходе помола. 

Статистическими методами установлена обратная зависимость между диэлектрическим сопротивлением и текучестью цемент­ного порошка, обусловленная меньшими электростатическими силами притяжения между частицами для составов с более высоким сопротивлением.

Подтверждена зависимость диэлектрического сопротивления от минералогического состава в отсутствие технологических добавок. Ввод добавок, особенно группы аминов, при помоле нивелирует влияние минералогического состава на диэлектрическое сопротивление и, соответственно, на текучесть цемента. 

Текучесть цементного порошка является косвенным критерием оценки эффективности работы интенсификатора помола в промышленных условиях.

Учет склонности к поляризации молекул органических веществ при разработке промышленных рецептур интенсификаторов помола позволяет достичь синергетического эффекта дей­ствия технологических добавок на повышение текучести цемента и, следовательно, на эффективность измельчения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шахова Л.Д., Черкасов Р.А., Манелюк Д.Б., Березина Н.М. Классификация технологических добавок при помоле цемента // Фундаментальные исследования. 2014. № 12. С. 295—299.

2. Шахова Л.Д., Черноситова Е.С., Щелокова Л.С., Уханева Н.Г. Структурно-реологические свойства цементного порошка // Цемент и его применение. 2022. № 1. С. 102—105.

3. Латышев О.Г., Жилин А.С., Осипов И.С., Сынбулатов В.В. Выбор поверхностно-активной среды для управления свой­ствами пород в горной технологии // Изв. вузов. Горный журнал. 2004. № 6. С. 117—121.

4. Weibel M., Mishra R.K. Comprehensive understanding of grinding aids // ZKG International. 2014 [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/26314392 (дата обращения 06.02.2023).

5. Deckers M., Stettner W. Die Wirkung von Mahlhilfsmitteln unter besonderer Berücksichtigung der Mühlenbedingungen (Effect of grinding aids with special consideration of the mill conditions) // Aufbereitungs-Technik. 1979. Vol. 10. P. 545—550.

6. Blake T.D. The physics of moving wetting lines // J. of Colloid and Interface Sci. 2006. Vol. 1. P. 1—13.

7. Moothedath S.K., Ahluwalia S.C. Mechanism of action of grinding aids in comminution // Powder Tech. 1992. Vol. 71, N 3. P. 229—237.

8. Teoreanu I., Guslicov G. Mechanisms and effects of additives from the dihydroxy-compound class on Portland cement grinding // Cement and Concrete Res. 1999. Vol. 29, N 1. P. 9—15.

9. Marceau M.L., Caffero A.M. Data analysis of electrostatic charge in a finish ball mill // Portland Cement Association. Res. & Development Information. 2005. Serial N 2855.

10. Биргер И.А., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1986. 560 с.

11. Бутягин П.Ю., Стрелецкий А.Н. Кинетика и энергетический баланс в механохимических превращениях // Физика твердого тела. 2005. Т. 47, № 5. С. 830—836.

12. Овчаренко А.Г., Раско С.Л. Электростатическая безопас­ность пожаро- ​и взрывоопасных производств. Бийск: Алт. гос. тех. ун-т, БТИ. 156 с.

13. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков. М.: Химия, 1976. 432 с.

14. Lacks D.J. Effect of particle size distribution on the polarity of triboelectric charging in granular insulator systems // J. Electrost. 2007. Vol. 65. P. 107—112.

15. Mehrani P., Grace H.T. Electrostatic charge generation in gas solids fluidized beds // J. of Electrostatics. 2005. Vol. 63. P. 165—173.

16. Mehrani P., Grace H.T. Electrostatic behavior of different fines added to a Faraday cup fluidized bed // J. of Electrostatics. 2007. Vol. 65. P. 1—10.

17. Forward K.M., Lacks D.J., Sankaran R.M. Charge segregation depends on particle size in triboelectrically charged granular materials // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol. 102. P. 028001

18 Rowley G. Quantifying electrostatic interactions in pharmaceutical solid systems // Int. J. Pharm. 2001. Vol. 227. P. 47—55.

19. Kok J.F., Lacks D.J. Electrification of granular systems of identical insulators // Phys. Rev. 2009. Vol. 79. P. 051304.

20. Hongxiang Y., Li’an M., Li X. Numerical simulation of particle size effects on contact electrification in granular systems // J. of Electrostatics. 2017. Vol. 90. P. 113—122.

21. Дерягин Б.В., Кротова Н.А., Смилг В.П. Адгезия твердых тел. М.: Наука, 1973. 280 с.

22. Bischof C., Possart W. Adhasion Theoretishce und experimentelle Grundlagen. Berlin: Akademie Verlag, 1983.

23. Волков В.А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: МГТУ, 2015. 659 с.

24. Mishra R.K., Flatt R.J., Heinz H. Force field for tricalcium silicate and insight into nanoscale properties: cleavage, initial hydration, and adsorption of organic molecules [Электронный ресурс]. URL: https://www.linkedin.com/in/ratan-k-mishra‑015b846 (дата обращения 06.02.2023).

25. Mishra R.K., Fernandez-Carralunya L.J., Flatt R.J., Heinz H. A force field for tricalcium aluminate to characterize surface properties, initial hydration, and organically modified interfaces in atomic resolution // Dalton Trans. 2014. Vol. 43. P. 10602—10616.

26. Бородулин В.Н. Диэлектрики. М.: Изд-во МЭИ, 1993. 60 с.

27. Shakhova L.D., Chernositova E.S., Denisova J.V. Flowability of cement powder // IOP Conf. Ser.: Materials Sci. and Engineering. 2018. Vol. 327, N 3. Article number 032049.