Вяжущее

Авторы патента:

Евстигнеев Сергей Александрович (RU)

C04B11/26 - исходя из фосфогипса или из отходов, например продуктов очистки дыма (C04B 11/02 имеет преимущество; химическая или биологическая очистка отработанных газов B01D 53/34)

Владельцы патента RU 2538556:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам вяжущих смесей, используемых для изготовления строительных материалов и изделий. Технический результат заключается в повышении прочности и водостойкости материала. Вяжущее содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: фосфогипс дигидрат - 77,0-87,5; кремнеземсодержащий компонент природного происхождения опока, или трепел, или диатомит - 10,0-20,0; стеарат цинка - 2,5-3,0. 3 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам вяжущих смесей, используемых для изготовления строительных материалов и изделий.

Известна строительная смесь на основе фосфогипса дигидрата и портландцемента, содержащая в качестве добавки высококремнеземистый отход производства ферросилиция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

фосфогипс дигидрат - 60-80

портландцемент - 15-25

указанный отход производства - 5-15

вода (сверх 100%) - 10-12.

При этом материал, полученный на основе данной смеси методом прессования при давлении 80 МПа, через 28 суток твердения в естественных условиях имеет предел прочности при сжатии от 15,3 до 22,3 МПа и коэффициент размягчения от 0,6 до 0,71 (патент РФ №2074843, кл. C04B 28/14, C04B 111:20. Опубл. 10.03.1997 г.).

К недостаткам известной строительной смеси относятся низкая водостойкость материала (Кр=0.6-0.71, что относится к группе неводостойких строительных материалов), высокие энергетические затраты на формование изделий (давление прессования 80 МПа), что ограничивает габариты формуемых изделий и соответственно сужает номенклатуру строительных изделий изготавливаемых на основе данной смеси.

Наиболее близкой к изобретению по своей технической сущности является вяжущее, включающее компоненты при следующем соотношении, мас.%: бокситовый шлам, термообработанный при температуре 350-450°C 84-87; фосфогипс, термообработанный при температуре 150°C 7-12; MgCl₂ 4-6. Прочность вяжущего 15.0 МПа, морозостойкость 100 циклов (патент РФ №2016867, кл. C04B 7/00. Опубл. 30.07.1994 г.).

Однако известное вяжущее имеет низкий предел прочности при сжатии, а также высокую температуру обработки фосфогипса.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение предела прочности при сжатии, водостойкости материала.

Технический результат заключается в получении вяжущего с улучшенными эксплуатационными показателями.

Поставленная задача решается тем, что в композицию для изготовления вяжущего, включающую фосфогипс дигидрат, дополнительно введены стеарат цинка, кремнеземсодержащий компонент природного происхождения - опока, или трепел, или диатомит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфогипс дигидрат - 77,0-87,5

Стеарат цинка - 2,5-3,0

Кремнеземсодержащий компонент - опока, или трепел, или

диатомит - 10,0-20,0

Оптимальное содержание в композиции кремнеземсодержащего компонента природного происхождения 10,0-20,0 (мас.%) и стеарата цинка 2,5-3,0 (мас.%), так как снижение кремнеземсодержащего компонента менее 10,0 (мас.%) не приводит к проявлению вяжущих способностей композиции, а превышение 20 (мас.%) приводит к снижению марки вяжущего. Введение стеарата цинка менее 2,5 (мас.%) не позволяет повысить коэффициент водостойкости до 0.8, а при введении более 3,0 (мас.%) приводит к удорожанию вяжущего.

В качестве кремнеземсодержащего компонента природного происхождения применяли опоку, трепел, диатомит в виде мелкодисперсного порошка с удельной поверхностью S_уд=2000-2500 см²/гр., химический состав представлен в таблице 1.

Таблица 1
Кремнеземсодержащий компонент	Химический состав, мас.%
SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	п.п.п.
Опока карьера села Поливановка, Саратовская область	86,0-92,0	3,0	≤2,5	1,0	1,5	0,3	3,06
Трепел Зикеевского месторождения, Калужская область	85,0-89,0	9,14	≤5,0	1,55	1,3	1,09	4,1
Диатомит Балашейского месторождения, Самарская область	82,0-87,0	8,68	≤4,34	0,57	0,83	0,7	6,62

Основной положительный эффект от введения в вяжущее кремнеземсодержащего компонента природного происхождения достигается за счет его повышенной адсорбционной способности. В результате совместного помола (механоактивации) фосфогипса дигидрата и кремнеземсодержащего компонента происходит физико-химическая адсорбция пассивирующих пленок с поверхности частиц фосфогипса дигидрата за счет высокоразвитой удельной поверхности и пористости кремнеземсодержащего компонента (опока S_уд=90-120 м²/г, эффективный диаметр пор 52 Å; трепел S_уд=96-135 м²/г, эффективный диаметр пор 48 Å; диатомит S_уд=81-92 м²/г, эффективный диаметр пор 39 Å).

Повышение прочности вяжущего объясняется стерическим эффектом, когда определенный объем наполнителя участвует в образовании каркаса в сочетании с частицами фосфогипса дигидрата. Ультрадисперсные частицы кремнеземсодержащего компонента в результате совместной механоактивации с фосфогипсом дигидратом выполняют роль каркаса в затвердевшем материале, что позволяет повысить прочность вяжущего до 18-20 МПа.

При этом в качестве добавки, повышающей водостойкость вяжущего, выбран стеарат цинка (цинк стеариновокислый [CH₃(CH₂)₁₆COO]₂Zn), который является гидрофобизирующей добавкой и позволяет повысить коэффициент водостойкости на 20% - до К_р=0,81-0,85. Эффективное действие стеарата цинка на повышение коэффициента водостойкости объясняется блокированием поверхности микропор затвердевшего вяжущего, что обуславливается снижением водопоглощения до 6% (мас.). Повышение указанных свойств позволяют расширить номенклатуру изделий и область применения предлагаемого, вяжущего от изготовления материалов для отделочных работ внутри помещений до наружных отделочных материалов, а также изготовления стеновых материалов на основе предлагаемого вяжущего.

Для составления композиций комплексного вяжущего использованы следующие исходные материалы: фосфогипс дигидрат с ООО «Балаковские минеральные удобрения» (химический состав приведен в табл.2); стеарат цинка (цинк стеариновокислый [CH₃(CH₂)₁₆COO]₂Zn - ТУ 6-09-17-316-96); кремнеземсодержащий компонент природного происхождения: опока карьера села Поливановка Саратовской области, или трепел Зикеевского месторождения Калужской области, или диатомит Балашейского месторождения Самарской области (химический состав приведен в табл.1).

Таблица 2
CaO	SO₄	P₂O₅	SiO₂	Fe₂O₃	F	pH
27,3-31,02	54,15-65,40	0,98-1,19	0,55-0,68	0,35-0,44	0,18-1,7	4,5-5,8

Приготовление вяжущего производят в следующей последовательности: необожженный фосфогипс дигидрат с влажностью не более 16-18% с удельной поверхностью частиц S_уд=1600-1800 см²/гр. в количестве 77,0-87,5% (мас.) от общего количества (например 80,2 с S_уд=1700 см²/гр. для состава №3 таблицы 3) и кремнеземсодержащий компонент с удельной поверхностью частиц S_уд=2000-2500 см²/гр. в количестве 10-20% (мас.) от общего количества (например, 17,0 с S_уд=2200 см²/гр. для состава №3 таблицы 3) помещают в шаровую мельницу, где производят совместный помол (механоактивацию) сырьевой смеси до удельной поверхностью частиц S_уд=3500-4200 см²/гр. Полученную смесь загружают в тепловой агрегат, в котором осуществляют обработку при 150°C в течение 2 часов (низкотемпературный обжиг). Образовавшееся вяжущее загружают в смеситель, куда в последствии подают стеарат цинка (цинк стеариновокислый) в количестве 2,5-3% (мас.) от общего количества вяжущего (например, 2.8% для состава №3 таблицы 3) и смешивают эти компоненты в течение 2-2,5 мин при частоте вращения перемешивающего органа смесителя 180-200 об/мин (для состава №3 таблицы 3-190 об/мин). После чего полученное готовое вяжущее упаковывают в герметичную тару.

В таблице 3 приведены конкретные составы предлагаемого вяжущего, а в таблице 4 - физико-механические характеристики заявленного вяжущего.

Таблица 3
№ состава	Компоненты, мас.%
Фосфогипс дигидрат	Опока карьера села Поливановка, Саратовская область	Трепел Зикеевского месторождения, Калужская область	Диатомит Балашейского месторождения, Самарская область	Стеарат цинка (цинк стеариновокислый)	Бокситовый шлам, термообработанный при 350-450°C	Хлористый магний, MgCl₂
1 - прототип	7-12	-	-	-	-	84-87	4-6
2	77,0	20,0	-	-	3,0	-	-
3	80,2	17,0	-	-	2,8	-	-
4	85,3	12,0	-	-	2,7	-	-
5	87,5	10,0	-	-	2,5	-	-
6	77,0	-	20,0	-	3,0	-	-
7	80,2	-	17,0	-	2,8	-	-
8	85,3	-	12,0	-	2,7	-	-
9	87,5	-	10,0	-	2,5	-	-
10	77,0	-	-	20,0	3,0	-	-
11	80,2	-	-	17,0	2,8	-	-
12	85,3	-	-	12,0	2,7	-	-
13	87,5	-	-	10,0	2,5	-	-

Таблица 4
Характеристика образцов № состава	Предел прочности при сжатии, МПа	Водостойкость (коэффициент размягчения К_р)	Морозостойкость, цикл
1 - прототип	14,0-15,0	0,6-0,71	100
2	20,0	0,85	100
3	18,5	0,86	100
4	18,1	0,82	100
5	17,6	0,81	100
6	19,8	0,84	100
7	18,3	0,85	100
8	17,9	0,81	100
9	17,4	0,81	100
10	19,9	0,86	100
11	18,4	0,87	100
12	18,0	0,83	100
13	17,5	0,82	100

Таким образом, вяжущее, изготовленное из предлагаемых компонентов, обладает более высокими показателями предела прочности при сжатии и коэффициента размягчения (водостойкости) по сравнению с показателями известного вяжущего (прототипа).

1. Вяжущее, включающее фосфогипс дигидрат, отличающееся тем, что дополнительно содержит кремнеземсодержащий компонент природного происхождения, а также гидрофобизирующую добавку стеарат цинка (цинк стеариновокислый [CH₃(CH₂)₁₆COO]₂Zn) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Фосфогипс дигидрат - 77,0-87,5
Кремнеземсодержащий компонент - 10-20
Стеарат цинка - 2,5-3,0

2. Вяжущее по п.1, отличающееся тем, что в качестве кремнеземсодержащего компонента природного происхождения содержит опоку.

3. Вяжущее по п.1, отличающееся тем, что в качестве кремнеземсодержащего компонента природного происхождения содержит трепел.

4. Вяжущее по п.1, отличающееся тем, что в качестве кремнеземсодержащего компонента природного происхождения содержит диатомит.

Изобретение относится к переработке отходов предприятий химической и металлургической промышленности, в частности к технологии утилизации фосфогипса. Технический результат заключается в получении качественных, экологически чистых строительных материалов при низких энергозатратах.

Способ получения гипсового вяжущего // 2494057

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий. Способ получения гипсового вяжущего на основе шламового отхода, включающий механоактивацию в шаровой мельнице шламового отхода и его термическую обработку, отличающийся тем, что в качестве шламового отхода используют шламовый отход от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащий следующий химический состав, %: ппп - 21,12, SiO2 - 0,05, Fe2O3 - 0,06, CaO - 32,0, MgO - 0,10, SO3 - 6,8, перед механоактивацией шламовый отход сушат, механоактивацию осуществляют до остатка на сите №02 не более 2%, а термическую обработку проводят при атмосферном давлении.

Способ утилизации фторангидрита // 2440940

Изобретение относится к технологиям утилизации фторангидрита, попутного продукта технологии получения плавиковой кислоты. .

Сырьевая смесь для получения гипсового вяжущего и изделий на его основе // 2413688

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов, более конкретно, к сырьевой смеси для получения гипсовых вяжущих и изделий на их основе, которые могут быть использованы при получении конструкционных материалов для низко- и среднемарочных стеновых мелкоштучных блоков, перегородочных плит и перемычек.

Способ получения гипсового вяжущего // 2408549

Изобретение относится к способам получения гипсового вяжущего из отходов производства фтористого водорода и может быть использовано при переработке кислых фторангидритовых отходов производства плавиковой кислоты в вяжущее.

Способ получения вяжущего // 2389701

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий. .

Способ получения дигидрата сульфата кальция // 2371408

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и продуктов, в частности к способам получения сырья для гипсового вяжущего из промышленных отходов. .

Способ получения водостойкого и экологически чистого гипсового вяжущего // 2333171

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, конкретно к переработке гипсосодержащих отходов, и может быть использовано при производстве экологически чистых гипсовых вяжущих, в частности, из фосфогипса.

Способ переработки фосфогипса // 2309130

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к переработке отходов предприятий химической и металлургической промышленности, в частности к технологии утилизации фосфогипса.

Сырьевая смесь для получения водостойкого строительного материала // 2203235

Изобретение относится к строительству, в частности к получению стенового конструкционного материала на основе двуводного вторичного гипса - отходов фарфоро-фаянсового производства.

Вяжущее // 2540706

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам вяжущих смесей, используемых для изготовления строительных материалов и изделий. Технический результат заключается в повышении прочности и водостойкости материала. Вяжущее содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: фосфогипс дигидрат - 77,0-87,5; кремнеземсодержащий компонент техногенного происхождения - мелкодисперсный бой керамического кирпича (МБКК) или керамзитовая пыль из циклонов (КП) - 10,0-20,0; стеарат цинка - 2,5-3,0. 4 табл.

Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий по безобжиговой технологии // 2584018

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов, сырьевым смесям для получения гипсовых вяжущих и изделий на их основе, которые могут быть использованы для получения конструкционных материалов, для низко- и среднемарочных стеновых и мелкоштучных блоков, перегородочных плит и перемычек. Технический результат заключается в повышении прочности материала, удешевлении технологии, улучшении качества изделия. Сырьевая смесь для получения гипсового вяжущего и изделий на его основе включает компоненты при следующем соотношении, мас.ч.: фосфогипс 0,46-0,54, негашеная известь 0,04-0,12, молотый кварцевый песок 0,19-0,23, вода (в/т=0,-0,4, t=80-90°C) остальное, которую перемешивают в течение 45-50 мин при температуре смеси 60-65°C. 1 табл.

Способ получения гипсового вяжущего, модифицированное композиционное гипсовое вяжущее и способ его получения // 2601962

Группа изобретений относится к области производства строительных материалов, а именно к способу получения гипсового вяжущего, которое может использоваться в качестве основы при строительстве дорожных оснований и в качестве вяжущего в строительной отрасли, из гипса технического - фосфополугидрата или фосфодигидрата сульфата кальция, а также к получению модифицированного композиционного гипсового вяжущего, имеющего широкий спектр применения в строительстве. Технический результат заключается в получении стабильного вяжущего продукта с устойчивыми физико-химическими параметрами, в частности повышении прочности. Способ получения гипсового вяжущего включает нагрев исходного сырья, представляющего собой гипс технический - фосфополугидрат или фосфодигидрат сульфата кальция, причем нагрев осуществляют в две стадии, на первой стадии при температуре 85±5°С, на второй стадии при температуре 160±5°С, при этом на первой стадии нагрев осуществляют при непрерывном перемешивании сырья в течение 40-60 минут под давлением не менее 0,1 МПа, на второй стадии нагрев осуществляют при непрерывном перемешивании сырья в течение 30-60 минут. Способ получения гипсового вяжущего может дополнительно содержать стадию измельчения гипсового вяжущего по окончании второй стадии нагрева. 5 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 7 табл.

Способ получения искусственного плавикового шпата (caf2) из отхода производства фосфорной кислоты (фосфогипса) для применения в технологии производства цемента // 2604693

Изобретение относится к химической промышленности. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат, температуры при производстве цемента, расходуемого топлива, оптимизация и упрощение технологии производства цемента. Способ включает осуществление очистки фосфогипса от водорастворимых остатков кислот посредством смешивания его с водой и интенсивного перемешивания до растворения этих остатков в воде. Отжимают фосфогипс от воды и отводят полученную воду. Такую воду смешивают с сырьем, содержащим кальция карбонат и используемым для производства цемента мокрым способом. Получают шлам, содержащий плавиковый шпат. Очищенный фосфогипс гранулируют и сушат воздухом. Получают дигидрат сульфата кальция, который используют в качестве добавки в измельченный клинкер, полученный при изготовлении цемента мокрым способом. 6 з.п. ф-лы, 4 табл.

Способ переработки фосфогипса // 2616308

Изобретение относится к способам обработки и активации веществ и может найти применение в области строительных материалов и изделий на основе гипсосодержащих отходов химических производств, в частности дигидрата фосфогипса, и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий на их основе (пазогребневых плит, гипсокартона, сухих штукатурных смесей и др.). Технический результат заключается в утилизации фосфогипса, получении кондиционного двуводного гипса. Способ переработки фосфогипса включает поступление фосфогипса в бункер, затем измельчение его и введение добавки, при этом после поступления в бункер фосфогипс попадает для измельчения в молотковую дробилку, затем его перемешивают с водой и сорбентом - мелкодисперсным туфом в количестве 0,1-3,0% от массы фосфогипса и с помощью технологических насосов полученная суспензия направляется в установки вихревого слоя для обработки во вращающемся магнитном поле с ферромагнитными частицами, затем попадает в отстойники, в которых происходит коагуляция и выпадение в осадок взвешенных частиц. 3 табл.

Зольно-ангидритовое вяжущее // 2620673

Изобретение относится к промышленности строительных материалов. Технический результат заключается в повышении прочности вяжущего. Зольно-ангидритовое вяжущее, включающее фторангидрит и нейтрализатор, содержит в качестве нейтрализатора высококальциевую золу, совместно измельчаемую со фторангидритом, при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторангидрит 30,0-50,0; высококальциевая зола 50,0-70,0.