Вяжущее шлако-щелочное
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе котельных (каменноугольных) шлаков от сжигания каменного угля, которое может быть использовано в производстве бетонов и железобетонных изделий, строительных растворов, сухих строительных смесей. Технический результат изобретения - повышение прочности. Вяжущее содержит, мас.%: гипс двуводный 4-8; активизатор - гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь, 3-10; золошлаковую смесь от сжигания каменного угля с содержанием несгоревшего угля 10,3-38,9%, охлажденную сухим способом, остальное, и получено совместным помолом указанных компонентов до удельной поверхности 700 м2/кг. 3 табл.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе котельных (каменноуголных) шлаков от сжигания каменного угля, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, сухих строительных смесей. Известно вяжущее, содержащее доменный гранулированный шлак, жидкое стекло, полученное из цеолитосодержащей кремнистой породы (1). Сущность этого изобретения состоит в смешении твердого компонента гранулированного доменного шлака с жидким стеклом. Указанное вяжущее обладает низким качеством, марка М150. В смеси с доменным шлаком будет получено вяжущее очень низкого качества - это главный недостаток известного вяжущего.
Наиболее близким к заявляемому вяжущему является вяжущее, содержащее, мас.%: золошлаковую смесь 80-95, гашеную известь 5-20, щелочной активатор (по отношению к сухому) 5-17, осуществляли совместный помол золошлаковой смеси с известью до удельной поверхности 4500-5500 см2/г (RU 2243176 С1, 27.12.2004) (2).
Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении качества предлагаемого вяжущего, упрощении технологии изготовления вяжущего, использовании в составе вяжущего дешевых недефицитных компонентов путем применения отходов, а именно топливных шлаков от сжигания каменных углей
Технический результат - повышение прочности.
Для достижения указанного технического результата вяжущее, содержащее золошлаковую смесь от сжигания угля и щелочной активизатор, содержит в качестве указанной смеси золошлаковую смесь от сжигания каменного угля с содержанием несгоревшего угля 10,3-38,9%, охлажденную сухим способом, в качестве активизатора - гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь и дополнительно - гипс двуводный, и получено совместным помолом указанных компонентов до удельной поверхности 700 м2/кг, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| гипс двуводный | 4-8 |
| активизатор | 3-10 |
| золошлаковая смесь | остальное. |
Изучено влияние состава шлака и его крупности на качество вяжущего.
В оптимальных условиях при совместном измельчении шлака, активизатора и гипса двуводного до крупности 700 м2/кг и содержании несгоревшего угля 10,3-38,9% марка вяжущего составляет М700.
В качестве активизаторов используют гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь. Кислый углекислый калий или натрий при стандартных условиях (25°С) - кристаллические вещества белого цвета, обладающие высокой растворимостью в воде и высокой химической активностью, производятся в виде порошков. Широко применяются в различных химических технологиях. Обладают низкой стоимостью. Указанные свойства соединений натрия и калия послужили основой при разработке новых видов вяжущих в качестве активизаторов.
При сжигании дерева, торфа, каменных углей образуются в больших количествах шлаки, золы и золошлаковые смеси, которые не находят квалифицированного применения. Каменноугольные шлаки и золы из сельских и городских котельных используют в небольших количествах для подсыпки дорог. Крупные ТЭЦ складируют шлаки и золы в отвалы и в небольших количествах - в болота и овраги. Утилизация этих отходов является одной из наиболее острых и трудно решаемых проблем. Вторая проблема заключается в том, что в шлаках остается до 40% и более несгоревшего угля.
Пример. Для изготовления вяжущего применяли шлаки золы Абагурской агломерационной фабрики (г.Новокузнецк), составы шлаков и их свойства приведены в таблицах 1, 2. В опытах использовали шлаки с содержанием несгоревшего угля 10,3% и 38,9%. Пробы шлаков отбирались на выходе из топки котла, охлаждались на воздухе. Смачивание проб не допускалось (сухой способ). Химические анализы проб выполнялись в химической лаборатории Абагурской агломерационной фабрики. Приготавливалась смесь активизатора и шлака, содержащим 10,3% или 38,9% несгоревшего угля (в таблице количество несгоревшего угля обозначено п.п.п.). В качестве активизатора использовали отходы щелочные Кемеровского химического завода (г.Кемерово), которые содержали 44-56% NaOH и 44-56% Na2CO3. Затем добавляли гипс двуводный. Приготовленные пробы смесей шлаков с активизатором и гипсом двуводным измельчались в лабораторной шаровой мельнице до крупности 700 м2/кг. Наилучший результат достигнут при измельчении смесей до крупности 700 м2/кг (таблица 3), при использовании в опытах шлаков с содержанием 10,3% и 38,9% несгоревшего угля. Качество изготовленных смесей вяжущих испытывались по ГОСТ 10178-85 «Цемент. Технические условия». Из результатов исследований следует, что из шлаков, содержащих 10,3 и 38,9% несгоревшего угля, с добавкой 5% активизатора при измельчении до удельной поверхности 700 м2/кг получены вяжущие марки М700.
Производство предлагаемого вяжущего позволяет организовать эффективное использование зольных шлаков от сжигания угля в котельных и ТЭЦ и создать базу для производства дешевых вяжущих марок от M150 до М700 с одновременной утилизацией отходов химической промышленности. Эту технологию считаем перспективной.
Источники информации
1. Патент 2271343, С04В 7/153, 15.11.2004.
2. Патент 2243176, С04В 7/28, 27.12.2004.
| Таблица 1 | |||
| Физические характеристики шлаков | |||
| Вид шлака | Предельная крупность, мм | Насыпная плотность, кг/м3 | Истинная плотность, кг/см3 |
| Зольный с п.п.п = 10,3% | 40 | 745 | 2,38 |
| Зольный с п.п.п. = 38,9% | 20 | 560 | 2,27 |
| Таблица 2 | ||||||||
| Химический состав шлаков | ||||||||
| Вид шлака | Содержание оксидов в минеральной части, % | п.п.п. | ||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | R2O | ||
| Зольный с п.п.п. = 10,3% | 61,33 | 20,52 | 9,41 | 3,21 | 2,23 | 0,42 | 1,76 | 10,3 |
| Зольный с п.п.п. = 38,9% | 59,70 | 22,60 | 6,75 | 4,06 | 1,84 | 0,58 | 2,63 | 38,9 |
Вяжущее, содержащее золошлаковую смесь от сжигания угля и щелочной активизатор, отличающееся тем, что оно содержит в качестве указанной смеси золошлаковую смесь от сжигания каменного угля с содержанием несгоревшего угля 10,3-38,9%, охлажденную сухим способом, в качестве активизатора - гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь и дополнительно гипс двуводный, и получено совместным помолом указанных компонентов до удельной поверхности 700 м2/кг при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| гипс двуводный | 4-8 |
| активизатор | 3-10 |
| золошлаковая смесь | остальное |
