Марганецсодержащий клинкер глиноземистого цемента

Авторы патента:

Ушеров Андрей Ильич (RU)

Кривобородов Юрий Романович (RU)

Ишметьев Евгений Николаевич (RU)

Нефедьев Алексей Павлович (RU)

Кузнецова Тамара Васильевна (RU)

C04B7/32 - глиноземистые цементы

Владельцы патента RU 2473479:

Закрытое акционерное общество "КонсОМ СКС" (RU)

Изобретение относится к области производства глиноземистого цемента. Технический результат - повышение размалываемости клинкера и снижение расхода электроэнергии на помол. Молотый клинкер - глиноземистый цемент содержит, мас.%: моноалюминат кальция - 57-77, маенит - 1-15, геленит - 1-30, алюмоманганат кальция - 1-8, 1 пр., 2 табл.

Изобретение относится к области производства и применения глиноземистого цемента.

Известен глиноземистый цемент, содержащий моноалюминат кальция CaOAl₂O₃(CA), маенит 12CaO7Al₂O₃(C₁₂A₇) и примеси, получаемый спеканием клинкера во вращающейся печи (Авт. св. №512189, опубл. 21.06.76).

Известно вяжущее, содержащее однокальциевый диалюминат СА₂ и хромсодержащий гексаалюминат кальция (Авт. св. №563378, опубл. 20.07.77), получаемый алюминотермическим способом.

Известен глиноземистый цемент, получаемый путем доменной плавки шихты, обеспечивающей получение в составе глиноземистого цемента моноалюмината кальция, геленита, двенадцатикальциевого семиалюмината кальция и оксида бора (Авт. св. 498339, опуб. 1976 г.).

Наиболее близким аналогом является глиноземистый цемент, содержащий СА, С₁₂A₇ и геленит C₂AS, получаемый плавкой в доменной печи шихты из известняка, боксита и кокса (Кузнецова Т.В., Талабер Й. Глиноземистый цемент. М., 1989, с.84-96).

Недостатком известных глиноземистых цементов является высокая твердость клинкера, низкая его размалываемость, что сопровождается большим расходом электроэнергии для получения требуемой прочности цемента.

Задачей заявленного изобретения является повышение размолоспособности клинкера, снижение энергозатрат на его помол и достижение высокой прочности во все сроки твердения.

Поставленная цель достигается тем, что глиноземистый цемент содержит моноалюминат кальция - СА, маенит - C₁₂A₇, геленит - C₂AS и дополнительно алюмоманганат кальция 4CaОAl₂O₃Mn₂O₃ при следующем соотношении минералов (%):

Моноалюминат кальция - 57-77

Маенит - 1-15

Геленит - 1-30

Алюмоманганат - 1-8

Для получения марганецсодержащего глиноземистого цемента готовят шихту, состоящую из боксита, железосодержащей металлической стружки, кокса и марганцовистого известняка с содержанием 6-15% марганца. В процессе плавления указанной шихты наличие в известняке марганца способствует снижению температуры плавления, вязкости расплава и формированию наряду с алюминатами кальция тройного соединения CaОAl₂O₃Mn₂O₃.

Анализ свойств расплава и процесса образования минералов в системе CaO-Al₂O₃-Mn₂O₃ позволил установить высокую каталитическую способность ионов марганца, обусловленную их кислотно-основными свойствами. В присутствии ионов марганца снижается вязкость расплава, что обусловливает ускорение процессов растворения ионов кальция и алюминия и образование алюминатов кальция, а также кальциевого алюмомарганцевого соединения CaОAl₂O₃Mn₂O₃.

Наличие небольшого количества ионов марганца (1%) способствуют образованию твердых растворов с алюминатами кальция, а свыше этого количества образуется самостоятельное соединение CaОAl₂O₃Mn₂O₃.

Клинкер, содержащий марганецсодержащий минерал при указанном соотношении его минералов, отличается от обычного клинкера для глиноземистого цемента микрохрупкостью, что соответственно оказывает влияние на его размалываемость.

Ниже приведены примеры исполнения изобретения.

Пример

Шихту, состоящую из боксита, известняка с содержанием 6-15% марганца, кокса и металлической стружки, содержащих в том числе железо и медь, расплавляли при температуре 1500°С и сливали первоначально расплав чугуна, а затем - клинкерный (шлаковый) расплав. После охлаждения клинкерного расплава клинкер содержал, мас.%: моноалюминат кальция - СА 60, маенит - C₁₂A₇ 10, геленит - C₂AS 23 и алюмоманганат кальция - CaОAl₂O₃Mn₂O₃ 7. Помол цемента осуществляли в лабораторной мельнице, например, до удельной поверхности 3500 см²/г. Размалываемость клинкера определяли по методике Гипроцемента.

Согласно этой методике размалываемость материала характеризуется функциональной зависимостью тонкости измельчения от величины удельного расхода энергии, затрачиваемой на процесс помола. Степень измельчения оценивается либо процентным содержанием остатка на сите №008, либо величиной удельной поверхности. Измельчение производили в лабораторной мельнице, загруженной мелющими телами общей массой 55 кг. Количество загружаемого материала составляло 10 кг. После определенного времени помола (10, 30, 60 и 120 минут) отбирали пробу, определяли остаток на сите №008 и величину удельной поверхности. Производительность мельницы вычисляли по зависимости от удельного расхода энергии.

Для сравнения использовали обычный глиноземистый клинкер. Результаты определения размалываемости клинкера по заявленному изобретению и известного приведены в табл.1. Для получения обычного глиноземистого цемента с удельной поверхностью 3500 см²/г требуется расход электроэнергии в количестве 56 кВт·ч/т, в то время как для заявленного марганецсодержащего глиноземистого цемента той же удельной поверхности затрата электроэнергии составляет 45 кВт·ч/т.

Таблица 1
Размалываемость глиноземистых цементов
Наименование материала	Время помола, мин	Остаток на сите, %	S_уд, см²/г	Э_уд, кВт·ч/т
R₀₂	R₀₈
Обычный глинозем. цемент	10	67.5	82.3	600	5.0
то же	30	23.0	54.5	1000	14.0
″	60	5.6	20.0	1500	32.7
″	90	1.5	6.0	2500	40.6
″	120	0.5	3.6	3500	56.0
Марганецсодерж. цемент	10	60	75	1000	4.7
то же	30	6.7	36.7	1800	11.7
″	60	0.5	8.8	2600	25.5
″	90	0.5	7.0	3100	28.0
″	120	0.4	6.0	3500	45.0

Как видно из табл.1, размалываемость марганецсодержащего глиноземистого цемента значительно выше размалываемости известного глиноземистого цемента.

Одновременно повышается прочность цементного камня. В табл.2 приведены результаты испытаний заявленного глиноземистого цемента в сравнении с обычным глиноземистым цементом.

Таблица 2
Прочность цементного камня при сжатии, МПа
Наименование цемента	Удельная поверхность, см²/г	Время твердения в сутках
1	3	7
Глиноземистый цемент	2500	25	32	45
то же	3500	27	35	48
марганецсодержащий цемент	2600	32	40	52
то же	3500	36	47	57

Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает повышение размалываемости клинкера глиноземистого цемента на 19,6-38,0%, снижению расхода электроэнергии с 56 до 45 кДж·ч/т и повышение прочности цемента на 15-34%.

Глиноземистый цемент, включающий моноалюминат кальция СA, маенит C₁₂A₇, геленит C₂AS, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюмоманганат кальция 4СаОАl₂О₃Мn₂O_з при следующем соотношении минералов, мас. (%):

Моноалюминат кальция	57-77
Маенит	1-15
Геленит	1-30
Алюмоманганат кальция	1-8

Изобретение относится к области производства глиноземистого цемента. .

Способ переработки шламов глиноземного производства // 2441927

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отходов глиноземного производства - красных шламов, и может быть использовано при производстве ферросплавов.

Способ получения глиноземистого цемента и марганцево-алюминиевой лигатуры (варианты) // 2432332

Изобретение относится к области производства глиноземистого цемента. .

Жаростойкое вяжущее // 2383505

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления жаростойких бетонов и изделий на их основе, изготовления монолитных элементов футеровок тепловых агрегатов, для приготовления торкрет-масс, огнеупорных растворов и сухих смесей с температурой применения 1400-1700°С.

Способ получения безусадочного вяжущего // 2381189

Изобретение относится к технологии получения специальных вяжущих материалов, а именно к производству расширяющихся и безусадочных цементов. .

Способ переработки алюмосодержащих шлаков // 2362819

Изобретение относится к способам переработки шлаков плавки алюминия и его сплавов, а также к технологиям производства строительных материалов и неорганических веществ, в частности к технологии получения основных хлоридов алюминия.

Сульфоалюминатный клинкер с высоким содержанием белита, способ его производства и его применение для получения гидравлических вяжущих // 2360874

Способ получения глиноземистого цемента // 2353596

Изобретение относится к технологии производства глиноземистых вяжущих, используемых в составе огнеупорных изделий, а также строительных композиций сульфатостойких и расширяющихся цементов.

Способ обработки глиноземистого цемента // 2336239

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к получению строительного раствора из глиноземистого цемента, исходным сырьем которого является высокоглиноземистый шлак, выплавляемый из боксита в доменных печах.

Сырьевая смесь для получения глиноземистого цемента // 2331599

Изобретение относится к сырьевой смеси для получения глиноземистого цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Гидравлическое вяжущее на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера // 2513572

Настоящее изобретение относится к составу вяжущего на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении бетона и строительных элементов из бетона. Состав, содержит по меньшей мере в мас.% по отношению к общей массе состава: от 1 до 99% портландцементного клинкера или портландцемента и от 99 до 1% белит-кальций-сульфоглиноземисто-ферритового клинкера (BCSAF), содержащего по меньшей мере в мас.% по отношению к общей массе клинкера BCSAF: от 5 до 30% фазы кальциевого алюминоферрита состава, соответствующего общей формуле C2AxF(1-x), с х, находящимся в интервале от 0,2 до 0,8, от 10 до 35% фазы сульфоалюмината кальция «иелимит» от 40 до 75% белита (C2S), от 0,01 до 10% одной или нескольких второстепенных фаз, выбранных из сульфатов кальция, сульфатов щелочных металлов, перовскита, геленита, свободной извести и периклаза и/или стеклообразной фазы, и общее процентное содержание этих фаз которого больше или равно 97%. Изобретение также относится к бетонам и строительным элементам из него, полученным с использованием указанного состава. Технический результат - сохранение или повышение прочности, в том числе в ранние сроки твердения. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 табл.

Добавка для гидравлического вяжущего материала на основе клинкера из белита и сульфоалюмината-феррита кальция // 2547866

Настоящее изобретение относится к добавке для гидравлического вяжущего, к составу цемента, бетона и раствора, способу получения бетона и раствора и к применению добавки поликарбоновой кислоты или её солей. Композиция содержит в масс. % относительно общей массы композиции по меньшей мере от 0,01 до 3% поликарбоновой кислоты или ее солей, причем указанная поликарбоновая кислота включает от 2 до 4 карбоксильных групп на молекулу; и от 97 до 99,99% клинкера из Белита и Сульфоалюмината-Феррита Кальция (BCSAF-клинкера), включающего, с выражением в масс.% относительно общей массы BCSAF-клинкера, по меньшей мере от 5 до 30% фазы алюмоферрита кальция с составом, соответствующим общей формуле C2AxF(1-X), в которой X варьирует от 0,2 до 0,8; от 10 до 35% фазы сульфоалюмината кальция «ye′elimite» («иелимита») (C4A3S), от 40 до 75% белита (C2S), от 0,01 до 10% одной или более второстепенных фаз, выбранных из сульфатов кальция, сульфатов щелочных металлов, перовскита, геленита, свободной извести и периклаза, и/или стеклообразной фазы, и для которой общее количество этих фаз в процентах является большим или равным 97%. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение механической прочности в 28-суточном возрасте. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 табл.

Размерностабильные геополимерные композиции и способ // 2622263

Изобретение относится к способу изготовления геополимерных цементирующих вяжущих композиций для бетона, элементов сборных конструкций и панелей, строительных растворов, материалов для ремонтных работ. Геополимерные цементирующие композиции согласно вариантам реализации изобретения получают путем смешивания термоактивируемого алюмосиликатного минерала, кальцийалюминатного цемента, сульфата кальция и химического активатора с водой. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение физико-механических свойств композиций. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 24 ил.,73 табл., 31 пр.