Способ получения добавки к вяжущим

 

Использование: производство добавки к вяжущим, преимущественно портландцементам. Сущность: при получении добавки к вяжущим 40-60 мас.% алюмосодержащего компонента смешивают с 60-40 мас.% измельченного стеклобоя фракции 30-60 мкм, нагревают в атмосфере водяного пара при 100-120°С, затем обрабатывают раствором серной кислоты при температуре 75- 100°С с последующей выдержкой 30-45 мин, в качестве алюмосодержащего компонента используют либо отход производства корунда , содержащий углерод 1,5-3 мас.% и оксид алюминия - остальное, либо отход вторичной переплавки алюминия, содержащий двуокись титана 25-45 мас.% оксид кальция 0,5-1,6 мас.% двуокись кремния 13-30 мас.%, оксид магния 1,0-1,8, оксид железа 18-32, оксид алюминия - остальное, либо шлак ферросплавного производства, содержащий двуокись кремния 18,0-21,2, карбид кремния 15,0-18,0, оксид кальция 17-25, оксид алюминия остальное. Прочность цемента с добавкой в 3-х суточном возрасте 217-257 МПа, в 28 суточном возрасте 521-589 МПа. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 04 В 7/52

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . Э СО

ОО о,(Л (л) (21) 4914284/33 (22) 25.02.91 (46) 23.07.93. Бюл. hL 27 (71) Научно-производственная организация внедрения перспективных разработок "Инновация" (72) А.И.Терновой, Н.Е.Соболев и Н.А,Терновая (56) Дмитриев А.М., К3довик Б.Э„Власова

М.Т., Сазонова Л.М. Гидратация и твердение вяжущих. Гидратация цементов с крентами, Львов, 1981, с, 11, Использование отходов в цементной промышленности. Труды института НИИцемент, 1982, вып. 69, М., 1982, с. 12-15. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДОБАВКИ К ВЯЖУЩИМ (57) Использование: производство добавки к вяжущим, преимущественно портландцементам. Сущность; при получении добавки к вяжущим 40-60 мас. ал юмосоде ржа щеИзобретение относится к области производства строительных материалов, в частности, к производству добавки к вяжущим, преимущественно портландцементам.

Целью изобретения является повышение активности добавки при одновременном снижении ее себестоимости за счет снижения топливно-энергетических затрат на производство.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства добавки к вяжущим путем обработки алюмосодержащего компонента раствором серной кислоты при температуре 75-100 С и выдержкой, алюмосодержащий компонент предварительно смешивают с тонкоизмельченным стеклобоем при соотношении их в смеси, мас. :

„„. Ы„„1828853 А1 го компонента смешивают с 60-40 мас.% измельченного стеклобоя фракции 30-60 мкм, нагревают в атмосфере водяного пара при 100-120 С, затем обрабатывают раствором серной кислоты при температуре 75100 С с последующей выдержкой 30-45 мин, в качестве алюмосодержащего компонента используютлибо отход производства корунда, содержащий углерод 1,5-3 мас.% и оксид алюминия — остальное, либо отход вторичной переплавки алюминия, содержащий двуокись титана 25-45 мас.% оксид кальция

0,5-1,6 мас,% двуокись кремния 13-30 мас,, оксид магния 1,0-1,8, оксид железа

18-32, оксид алюминия — остальное, либо шлак ферросплавного производства, содержащий двуокись кремния 18,0-21,2, карбид кремния 15,0-18,0, оксид кальция 17-25, оксид алюминия остальное. Прочность цемента с добавкой в 3-х суточном возрасте 217-257

MRa, в 28 суточном возрасте 521-589 МПа.

Ал юмосодержащий компонент 40-60

Стеклобой Остальное и нагревают в атмосфере водяного пара. где стеклобой используют измельченным д фракции 30-60 мкм, В качестве алюмосодержащего компонента используют отходы производства корунда, содержащие мас.%:

Углерод 1,5-3

Оксид алюминия Остальное или отходы вторичной переплавки алюминия, содержащие мас.%:

Двуокись титана 25-45

Оксид кальция 0,5-1,6

Двуокись кремния 13-30

Оксид магния 1,8-1.0

1828853

Оксид железа 18-32

Оксид алюминия Остальное, или шлак ферросплавного производства, содержащий, мас. ф,:

Двуокись кремния 18,0-21,2

Карбид кремния 15,0-18,0

Оксид кальция 17-25

Оксид алюминия Остальное

Смешивание алюмосодержащего компонента с тонкоизмельченным до фракции

30-60 мм стеклобоем и нагрев их в атмосфере водяного пара приводит к выделению в смеси щелочи (Na0H) и окиси кремния. Выделяющаяся щелочь, взаимодействуя с окисью алюминия, приводит ее в гидроксид алюминия, которые, легко соединяясь с серной кислотой, обеспечивают высокую сульфатизацию добавки.

Тонкозернистая окись кремния, выделившаяся в смеси, при введении добавки в цемент, немедленно взаимодействует с находящимся так гидроксидом кальция с образованием гидроксиликатов кальция.

Повышенное содержание в добавке сернокислого алюминия и тонкоизмельченной двуокиси кремния обуславливает повышенную активность добавки, что подтверждается экспериментально повышением прочностных свойств портландцемента, а в который она была введена.

Оптимальное соотношение смешиваемых компонентов установлено экспериментально. Акт испытаний прилагается к материалам заявки.

Предлагаемый способ производства добавки обеспечивает существенное снижение ее себестоимости, так как в нем используется дешевое сырье — отходы промышленного производства, отход вторичной переплавки алюминия, шлак ферросплавного производства, отход производства корунда, Кроме того, он не является энергоемким, так как в нем исключается высокотемпературный нагрев, Опытно-промышленные испытания добавок, полученных предлагаемым способом, были осуществлены на Днепровском алюминиевом заводе, Алюмосодержащий компонент смешивали с измельченным стеклобоем в атмосфере водяного пара при температуре 100-120 С в лопастном смесителе с регулируемым температурным режимом, Затем втомже смесителе производили обработку раствором серной кислоты при температуре 75-100 С с последующей выдержкой 30-45 мин.

Кроме того, изменяли фракционный состав используемого стеклобоя.

В табл.1 приведены результаты исследования физико-механических свойств получаемого цемента в зависимости от изменения состава сырьевой смеси. В качестве алюмосодержащего компонента использовали отходы производства корунда, отходы вторичной переплавки алюминия, шлак ферросплавного производства и стеклобой, измельченный до оптимальной фракции — 400 мкм.

Анализируя прочностные показатели полученных цементов на третьим и на 28 сутки твердения можно сделать вывод, что оптимальным является смешивание алюмосодержащего компонента и стеклобоя в равном соотношении (опыты 2, 7, 12 табл.1), а также в пропорции 60 к 40 и 407 к 607, мас, / (опыты 1, 3, 6, 8, 11, 13 табл.1), т.к. при этом достигается максимальная активность добавки.

Предварительное смешивание компонентов в соотношении 30 к 70 и 70 к 30 мас, Д не обеспечивает необходимое повышение активности добавки, что подтверждается низкими показателями прочности получаемого цемента.

Экспериментально установлен оптимальный фракционный состав стеклобоя 3060 мкм, Опыты показали (табл.2), что при предварительном смешивании оптимального количества алюмосодержащего компонента и стеклобоя, наиболее эффективным является смешивание со стеклобоем, измельченным до фракции 30, 45, 60 мкм (опыты 1, 2, 3 табл,2).

В этом случае добавка имеет наивысшую активность, а полученный цемент отличается высокой прочностью как на 3, так и на 28 сутки твердения.

Использование же стеклобоя, измельченного до фракции 20 мкм, существенно повышает стоимость за тонну полученного материала и резко снижает активность добавки, что подтверждается прочностными показателями цемента, особенно на третьи сутки твердения (опыт 4, табл.2).

B этом случае смешивания со стеклобоем, измельченным до фракции 70 мкм, даже при относительном снижении стоимости за тонну, активность добавки является недостаточной, прочностные показатели цемента не удовлетворяют предъявляемым требованиям (опыт 5, табл.2).

Использование предлагаемого способа получения добавки позволяет обеспечить следующие преимущества: снижение . себестоимости добавки, снижение затрат электроэнергии; снижение загрязнения окружающей среды, расширение сырьевой ба1828853

Таблица 1

Изменение физико-механических характеристик цемента в зависимости от состава сырьевой смеси

Себестоимость руб/т

Алюмосодержащие компоненты, масс,%

П очность емента, МПа

Количество стеклобоя фракцией

45 мкм масс. %

ММ п/и

28 сут

3 сут

Отхо ы п о изво ства ко н а

558

589

529

517

248

239

181

12-70

13-15

8-70

6-70

4-70

О и пе еплавки алюминия тхо ы вто ично

8-80

7-80

5-80

3-80

2-80

521

539

557

503

492

217

229

193

7

9

Шлак е осп лавного и оизво ства

70 по прототипу каолин-100

14-05

13-00

11-15

9-00

7-00

249

257

221

205

539

547

561

503

488

11

12

13

14

16-00

390

181 зы, уменьшение себестоимости получаемого цемента, утилизацию промышленных отходов за счет проведения дополнительной операции и определенных условий ее проведения.

Формула изобретения

1. Способ получения добавки к вяжущим путем обработки алюмосодержащего компонента раствором серной кислоты при

75-100 С с последующей выдержкой, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения активности добавки при одновременном снижении ее себестоимости за счет снижения топливно-энергетических затрат на производство, алюмосодержащий компонент предварительно смешивают с тонкоизмельченным стеклобоем при их соотношении в смеси, мас.%.

Алюмосодержащий компонент 40-60

Стеклобой Остальное и нагревают в атмосфере водяного пара, 2, Способ по и, 1, отл ич а ю щи и ся тем, что используют стеклобой измельченныйй до фракции 30-60 мкм, 3, Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве алюмосодержащего компонента используют отход производства корунда, содержащий мас,%;

5 Углерод 1,5-3

Оксид алюминия Остальное

4. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве алюмосодержащего

10 компонента используют отход вторичной переплавки алюминия, содержащий, мас.%:

Двуокись титана 25-45

Оксид кальция 0,5-1,6

Двуокись кремния 13-30

15 Оксид магния 1,0-1,8

Оксид железа 18-32

Оксид алюминия Остальное

5. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве алюмосодержащего

20 компонента используют шлак ферросплавного производства, содержащий, мас,%:

Двуокись кремния 18,0-21,2

Карбид кремния 15-18

Оксид кальция 17-25

25 Оксид алюминия Остальное

1828853

Таблица 2

Изменение физико-механических характеристик цемента в зависимости от фракционного состава стеклобоя

15

25

Составитель А.Терновой

Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2466 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5