Способ получения высокопрочного гипсового вяжущего
Владельцы патента RU 2555979:
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU)
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано на промышленных предприятиях, выпускающих кладочные и отделочные строительные смеси, в состав которых входят гипсовые вяжущие. Технический результат заключается в сокращении продолжительности процесса получения гипсового вяжущего и увеличении прочности при его применении по назначению. Способ получения высокопрочного гипсового вяжущего включает в себя пропитку гипсового сырья раствором малеиновой кислоты и тепловую обработку гипсового сырья под давлением, причем в качестве гипсового сырья используют содержащий двуводный сульфат кальция продукт переработки глиноземсодержащих отходов, а пропитку и обработку гипсового сырья ведут одновременно путем варки гипсового сырья в водном растворе малеиновой кислоты с концентрацией 0,02-0,10 мас.% и при соотношении гипсового сырья и водного раствора малеиновой кислоты, равном 1:3, полученную пульпу охлаждают, а затем фильтруют, полученный после фильтрации осадок направляют на сушку и последующее измельчение. 1 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано на промышленных предприятиях, выпускающих гипсовые изделия, в том числе формы для отливок, гипсовые блоки, а также кладочные и отделочные строительные смеси, в состав которых входят гипсовые вяжущие.
Известен способ получения высокопрочного гипса путем варки измельченного двуводного гипса в жидкой среде, в котором используют гипс, измельченный в шарокольцевой мельнице в течение 20-40 мин в присутствии добавок алкилиденфосфоновых кислот в количестве 0,005-0,05%, а варку осуществляют в воде при температуре 93-96°C в течение 1-2 ч (патент RU №2392241, C04B 11/02, опубл. 20.06.2010 г.).
К недостаткам данного способа его можно отнести большую продолжительность процесса варки и высокую стоимость алкилиденфосфоновых кислот.
Наиболее близким к заявленному способу является способ получения высокопрочного гипсового вяжущего путем пропитки гипсового сырья раствором малеиновой кислоты и дальнейшей тепловой обработкой насыщенным паром под давлением (SU, а.с. №643455, C04B 11/02, опубл. 25.01.1979 г., бюл. №3, дата опубл. описания 28.01.1979 г.).
Недостатком данного способа является значительная продолжительность технологического процесса, составляющая в общей сложности 8,5 ч, и недостаточно высокая прочность после затвердевания гипса.
В основу изобретения положена задача, заключающаяся в разработке недорогого способа получения высокопрочного гипсового вяжущего при резком сокращении времени гидротермальной обработки гипсового сырья без снижения прочности.
Техническим результатом изобретения является сокращение продолжительности процесса получения гипсового вяжущего и увеличение прочности при его применении по назначению.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе получения высокопрочного гипсового вяжущего, включающем в себя пропитку гипсового сырья раствором малеиновой кислоты и тепловую обработку гипсового сырья под давлением, в качестве гипсового сырья используют содержащий двухводный сульфат кальция продукт переработки глиноземсодержащих отходов, пропитку и обработку гипсового сырья осуществляют одновременно путем варки гипсового сырья в водном растворе малеиновой кислоты с концентрацией 0,02-0,10 мас.% и при соотношении гипсового сырья и водного раствора малеиновой кислоты, равном 1:3, полученную пульпу охлаждают, а затем фильтруют, полученный после фильтрации осадок направляют на сушку и последующее измельчение.
Присутствие малеиновой кислоты при варке в воде под давлением модифицирует поверхность частиц, не препятствуя дегидратации продукта с получением α-полуводного гипса и существенно затрудняя обратный процесс гидратации при охлаждении пульпы. Таким образом, практически исключается появление других форм сульфата кальция, кроме целевого α-CaSO4·0,5H2O. Гидротермальная обработка гипсового сырья не требует долгой выдержки. Было установлено, что для достижения стабильных показателей готового продукта достаточно выдержать пульпу перед охлаждением в течение 0,5 ч. При этом концентрация водного раствора малеиновой кислоты, равная 0,02-0,10 мас.%, выбрана исходя из обеспечения необходимых прочностных показателей.
Кроме того, использование в качестве гипсового сырья, содержащего двухводный сульфат кальция продукта переработки глиноземсодержащих отходов, обеспечивает утилизацию указанных отходов.
Способ получения высокопрочного гипсового вяжущего осуществляется следующим образом.
Исходным гипсовым сырьем служил продукт переработки глиноземсодержащих отходов с содержанием двухводного сульфата кальция около 99%, представляющий собой порошок со средним размером частиц около 100 мкм. Его смешивали с водным раствором малеиновой кислоты в пропорции 1:3, помещали в автоклав, нагревали до 120-130°C и оставляли на полчаса. Затем пульпу фильтровали и высушивали до постоянной массы и измельчали.
Для сравнения из того же сырья готовили гипсовое вяжущее по способу прототипа: после пропитки раствором малеиновой кислоты порошок сушили, а затем обрабатывали в автоклаве насыщенным паром, после чего сушили и измельчали.
Полученные продукты затворяли дистиллированной водой, делали образцы и проводили механические испытания по ГОСТ 23789-79. Результаты измерений для вариантов с различными концентрациями малеиновой кислоты приведены в таблице.
Данные свидетельствуют, что прочностные показатели гипсового вяжущего, полученного по заявленному способу, заметно выше, чем по способу прототипа. Также хорошо видно, что оптимальный диапазон концентраций раствора малеиновой кислоты составляет 0,02-0,10 мас.%, поскольку ниже 0,02 мас.% наблюдается падение прочности, а выше 0,10 мас.% прочность уже не растет.
Рентгенофазовый анализ изготовленного по заявленному способу гипсового порошка показал наличие только полуводной α-модификации сульфата кальция (бассонита).
| № п/п | Концентрация раствора малеиновой кислоты, мас.% | Прочность готового образца при сжатии, МПа | |
| Способ по прототипу | Заявляемый способ | ||
| 1 | 0,01 | 13,1 | 15,4 |
| 2 | 0,02 | 15,0 | 20,4 |
| 3 | 0,04 | 16,3 | 21,7 |
| 4 | 0,06 | 16,7 | 22,1 |
| 5 | 0,08 | 16,9 | 22,3 |
| 6 | 0,10 | 16,8 | 22,4 |
| 7 | 0,12 | 16,9 | 22,4 |
Способ получения высокопрочного гипсового вяжущего, включающий в себя пропитку гипсового сырья раствором малеиновой кислоты и тепловую обработку гипсового сырья под давлением, отличающийся тем, что в качестве гипсового сырья используют содержащий двуводный сульфат кальция продукт переработки глиноземсодержащих отходов, пропитку и обработку гипсового сырья осуществляют одновременно путем варки гипсового сырья в водном растворе малеиновой кислоты с концентрацией 0,02-0,10 мас.% и при соотношении гипсового сырья и водного раствора малеиновой кислоты, равном 1:3, полученную пульпу охлаждают, а затем фильтруют, полученный после фильтрации осадок направляют на сушку и последующее измельчение.
