Способ получения цемента

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2558066:

Шмоттьев Сергей Фёдорович (RU)
Плинер Сергей Юрьевич (RU)
Рожков Евгений Васильевич (RU)
Сычёв Вячеслав Михайлович (RU)

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к производству облегченных тампонажных цементов, и может быть использовано в нефтегазовой отрасли при цементировании скважин, имеющих умеренную температуру. Способ получения цемента включает сушку кремнеземистой осадочной породы, ее смешивание и измельчение с портландцементным клинкером и гипсом, указанная сушка производится при температуре 350 - 400°С, а в качестве указанной кремнеземистой осадочной породы используют диатомит Ильинского месторождения, содержащий в пересчете на сухое вещество, мас.%: диоксид кремния 72,0 - 75,0; оксид алюминия 10,5 - 12,0; оксид кальция 0,5 - 0,6; оксид железа 5,0 - 5,5; оксид магния 0,3 - 0,6; оксид титана 0,71 - 0,75; примеси остальное. Технический результат - повышение прочности тампонажного облегченного цемента. 1 табл.

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к производству облегченных тампонажных цементов, и может быть использовано в нефтегазовой отрасли при цементировании скважин, имеющих умеренную температуру. В настоящее время для крепления скважин, эксплуатируемых в указанных условиях, используют цементы, содержащие облегчающие добавки. В качестве облегчающей природной добавки, как правило, используют диатомит, трепел, опоку.

Известен способ получения тампонажного цемента (а.с. СССР №610814), в котором портландцементный клинкер предварительно размалывается с поверхностно-активным веществом, а гипс с минеральной добавкой в виде кремнеземистой осадочной породы - опоки с последующим смешиванием всех измельченных компонентов. Полученный таким способом цемент имеет недостаточно высокую прочность из-за повышенной плотности цементного раствора, низкого водоцементного отношения и недостаточной прочности образцов из него ввиду низкой концентрации брендстедовских и льюисовских кислотных центров на поверхности минералов гидратных фаз.

Известен также способ получения цемента (патент РФ №2101246) путем смешения и измельчения портландцементного клинкера и минеральной добавки в виде кремнеземистой осадочной породы, причем перед смешением и измельчением перечисленных компонентов 75-85% кремнеземистой осадочной породы нагревают до 200-300°С и добавляют 15-25% кремнеземистой породы, высушенной до влажности 15 мас. %. Кроме того, перед смешиванием дополнительно вводят 1-2% углесодержащего компонента при следующем соотношении компонентов, мас. %:

портландцементный клинкер	43-52
гипс	5-7
кремнеземистая осадочная порода	45-60
углесодержащий компонент	1-2

К недостаткам известного способа следует отнести низкие прочностные свойства получаемого цемента, обусловленные переменной влажностью используемой кремнеземистой осадочной породы. Высушенная при температуре 200-300°С ее часть имеет ограниченное количество активных центров гидроксильных (-ОН) групп, а другая ее часть с влажностью 15% предполагает возможность гидратации клинкерного материала в цементе, что, в конечном итоге, отрицательно сказывается на прочностных характеристиках получаемого цемента. Наличие в составе смеси углесодержащего компонента не влияет на качество получаемого цемента, а служит стабилизатором процесса его сушки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ получения тампонажного цемента (патент РФ №2398749), включающий высушивание кремнеземистой осадочной породы - опоки, трепела, диатомита, смешивание и измельчение ее с портландцементным клинкером и гипсом, причем указанное высушивание осуществляют при температуре 150-190°С до влажности 0,3-0,7%, а перед измельчением дополнительно вводят углесодержащий компонент в количестве 0,2-0,4% по углероду для улучшения размолоспособности материала.

Недостатком известного способа являются пониженные прочностные свойства получаемого тампонажного цемента.

Техническим результатом, на решение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение прочностных свойств облегченного тампонажного цемента, за счет подбора облегчающей добавки и оптимизации температуры ее сушки.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения облегченного тампонажного цемента, включающем сушку кремнеземистой осадочной породы, ее смешивание и измельчение с портландцементным клинкером и гипсом, указанная сушка производится при температуре 350-400°С, а в качестве указанной кремнеземистой осадочной породы используют диатомит Ильинского месторождения, содержащий в пересчете на сухое вещество, мас. %:

диоксид кремния	72,0-75,0
оксид алюминия	10,5-12,0
оксид кальция	0,5-0,6
оксид железа	5,0-5,5
оксид магния	0,3-0,6
оксид титана	0,71-0,75
примеси	остальное

Природные диатомиты являются сложным минеральным сырьем, свойства которого определяются природой сырья и содержащихся в нем примесей. Известно, что из всех природных кремнеземсодержащих пород диатомиты, содержащие аморфный и кристаллический SiO₂, а также глинистую составляющую, являются самыми загрязненными материалами (см., например, Вакалова. Т.В. и др. Влияние структурно-минералогических особенностей кремнеземистого сырья на фазовые изменения при его нагревании // Новые огнеупоры, 2009, №1, С. 18-22). В различных количествах в диатомитах присутствуют примеси карбонатного типа, полевые шпаты, глауконит и другие минералы. Поэтому свойства продукта, получаемого с использованием диатомитов, в значительной степени определяются природой сырья и содержащихся в нем примесей. Применительно к облегченным тампонажным цементам это означает, что использование диатомита конкретного месторождения оказывает определяющее влияние на свойства целевого продукта. Помимо химического и минералогического состава диатомита весомый вклад в повышение прочности тампонажного цемента вносит оптимизация температуры сушки облегчающей добавки.

Экспериментальным путем авторами установлено, что облегченный тампонажный цемент, полученный с использованием диатомита Ильинского месторождения (Уральский регион РФ), высушенного при температуре 350-400°С, обладает повышенными прочностными характеристиками. Это обусловлено синергетическим влиянием двух факторов. Во-первых, при сушке диатомита в указанном температурном интервале материал имеет влажность в пределах 0,2-0,5 мас. %, что способствует сохранению в материале достаточного количества активных гидроксильных (-ОН) групп, повышающих прочностные свойства цемента. Во-вторых, повышению прочности цемента способствует уникальный химико-минералогический состав кремнеземистой породы указанного месторождения. Кроме того, некоторое снижение остаточной влажности материала после сушки способствует повышению его размолоспособности и позволяет отказаться от использования углеродсодержащих добавок, используемых в качестве интенсификаторов помола. Снижение температуры сушки диатомита ниже 350°С приводит к ухудшению прочностных характеристик цемента, а увеличение температуры сушки свыше 400°С не вызывает дальнейшего увеличения прочности целевого продукта.

Примеры осуществления изобретения

Диатомит Ильинского месторождения фракции 40-100 мм с химическим составом, находящимся в рамках нижних, средних и верхних пределов содержания компонентов, высушивали при температурах соответственно 350°С, 375°С и 400°С. Высушенный материал подвергали совместному помолу с портландцементным клинкером и гипсом при соотношении, мас. %: портландцементный клинкер - 50, гипс - 5, диатомит - 45. У полученного цемента определяли прочность по ГОСТ 1581-96. Аналогичным образом были проведены испытания свойств цемента, полученного с использованием диатомита, высушенного при указанных выше температурах. Также были проведены испытания свойств цемента, полученного с использованием диатомита, высушенного при температурах, отличных от заявляемого интервала. Кроме того, были проведены исследования свойств цемента, полученного с использованием диатомитов Ирбитского и Камышловского месторождений Уральского региона РФ. Результаты всех испытаний представлены в таблице.

Анализ данных таблицы показывает, что облегченный тампонажный цемент, полученный заявляемым способом (примеры 2-4 таблицы), обладает более высокими прочностными характеристиками по сравнению с прототипом. Кроме того, использование диатомита Ильинского месторождения, высушенного в заявляемом температурном интервале, позволяет отказаться от использования углеродсодержащих добавок, используемых в качестве интенсификатора помола.

Способ получения облегченного тампонажного цемента, включающий сушку кремнеземистой осадочной породы, ее смешивание и измельчение с портландцементным клинкером и гипсом, отличающийся тем, что указанная сушка производится при температуре 350 - 400°С, а в качестве указанной кремнеземистой осадочной породы используют диатомит Ильинского месторождения, содержащий в пересчете на сухое вещество, мас.%:

диоксид кремния	72,0 - 75,0
оксид алюминия	10,5 - 12,0
оксид кальция	0,5 - 0,6
оксид железа	5,0 - 5,5
оксид магния	0,3 - 0,6
оксид титана	0,71 - 0,75
примеси	остальное

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве различных бетонных и растворных смесей. В способе приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций, включающий совместное измельчение активной минеральной добавки, портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного граншлака, их смешивание, добавление высококальциевой золы в вяжущее осуществляют в момент приготовления бетонной или растворной смеси в пределах соотношения 10:90 - 50:50.

Гидрофобный цемент // 2548637

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к изготовлению гидрофобных портландцементов и материалов на их основе. Технический результат - получение портландцемента, обладающего гидрофобными свойствами c увеличенными сроками его хранения в условиях высокой относительной влажности воздуха, без снижения качества цементного раствора и бетона на его основе.

Интенсификатор помола цементного клинкера // 2528332

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам добавок, используемых для интенсификации помола цементного клинкера. Интенсификатор помола цементного клинкера, содержащий пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, включающей олигомеры с числом нафталиновых ядер от 2 до 25, в качестве пластификатора содержит композицию олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов - лигносульфонатов, обработанных триэтаноламином при соотношении компонентов (масс.%): лигносульфонаты - 60-90, триэтаноламин - 10-40, водорастворимого соединения кремния - олигомерных силанол, содержащих по крайней мере 1 связь кремния с sp3-гибридизованным углеродом и смеси средних солей серосодержащих кислот со степенями окисления +6, +2 и -2 в соотношении 20-30:35-40:35-40, при следующем соотношении компонентов (масс.%): олигомерные продукты конденсации нафталинсульфокислоты - 30-97, модифицированные лигносульфонаты - 1-50, водорастворимое соединение кремния - 1-10, смесь средних солей серосодержащих кислот - 1-10.

Интенсификатор помола // 2519136

Изобретение относится к области измельчения материалов, в частности к составам добавок, используемых для интенсификации помола клинкера при производстве цемента, при помоле шамота, боксита, корунда, периклаза, кварцита, угля, глинозема, доломита, руды и рудных концентратов.

Способ получения цемента // 2497767

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве цементов различного назначения с активными минеральными добавками.

Портландцемент // 2496729

Изобретение относится к составу портландцемента и может быть использовано для получения новых видов цементов, используемых в строительстве, а также строительных растворах и бетонах на их основе.

Портландцемент // 2496728

Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения новых видов цементов, применяемых в строительстве, а также строительных растворах и бетонах на их основе.

Биоцидный портландцемент // 2491240

Изобретение относится к составу цемента и может быть использовано в строительных растворах и бетонах на его основе. .

Биоцидный портландцемент // 2491239

Изобретение относится к составу биоцидного портландцемента и может быть использовано в строительных растворах и бетонах на его основе. .

Способ получения затвердевающего в воде порошка // 2479510

Интенсификатор помола цемента и способ его применения // 2558095

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству гидравлических цементов и технологии их измельчения. Интенсификатор помола цемента содержит в своем составе кремнийорганические соединения нефункционального типа в виде полифенилсилоксана ПФС и диметилсилоксанового каучука СКТН при следующем соотношении компонентов, мас.%: полифенилсилоксан ПФС 40-60, диметилсилоксановый каучук СКТН 60-40. В способе применения указанного интенсификатора осуществляют его смешивание в процессе помола с цементным клинкером в количестве 0,1-0,5% от его массы. Для активизации реакционной способности нефункциональных кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора, используют метод механоактивации, в результате чего на их поверхности образуются ионы O2Si2- и O3Si3-, являющиеся активными центрами присоединения частиц цементного клинкера в твердофазной химической реакции. Технический результат - повышение уровня воздействия кремнийорганических соединений КОС нефункционального типа в составе интенсификатора помола на процесс размельчения цементного клинкера, повышение размолоспособности клинкера, уменьшение агрегации частиц цементного клинкера и их налипание на мелющие поверхности, управление процессом структурообразования цемента и регулирование его физико-техническими свойствами, применение в составе интенсификатора помола кремнийорганических соединений, являющихся побочными продуктами химического производства, безвредными для здоровья людей и окружающей среды, повышение прочности изделий и строительных конструкций, изготовленных на основе модифицированного цементного композита. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 табл.

Смешанное вяжущее общестроительного назначения // 2572876

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству смешанных вяжущих, предназначенных для низкомарочных бетонов и растворов, которые могут найти применение для малоэтажного и коттеджного строительства. Техническим результатом изобретения является повышение качества и адгезионной прочности смешанных вяжущих, сокращение расхода цемента и утилизация промышленных отходов при их производстве. Cмешанное механоактивированное вяжущее общестроительного назначения, включающее глину, портландцемент М400, в качестве основного компонента содержит золу от сжигания лузги подсолнечника, следующего химического состава, мас.%: SiO2 - 8,64, Al2O3 - 8, Fe2O3 - 2,4, CaO+ MgO - 40,59, SO3 - 6,41, R2O - 20,16, прочие - 13,83, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина 15-35, цемент 15-25, зола от сжигания лузги подсолнечника - остальное. 2 табл.

Наноцемент и способ его изготовления // 2577340

Изобретение относится к составу и способу изготовления наноцемента (НЦ) на основе портландцементного клинкера (ПК) и модификатора (М) -нафталинсульфонатов (НС). Состав и способ могут быть использованы в цементной промышленности и строительной индустрии. ПК включает минеральные фазы - алит и белит (блочные микрокристаллы), алюминаты и алюмоферриты кальция, а частицы заключены в нанооболочки (капсулы) из НС толщиной 30-100 нм при удельной поверхности 400-600 м2/кг. В НЦ по изобретению молекулярная масса (ММ) НС в капсулах 600-800 Да. Поверх капсул расположен диффузный слой (Д-слой) из дросселированных при помоле НС с ММ 300-600 Да, а под капсулами - слой травленых минеральных фаз (ТМФ-слой) - результат контактного взаимодействия при наклеивании капсул кислотного характера на щелочную алитовую подложку. Толщина ТМФ-слоя 2-50 нм. Он включает наноблоки алита размерами 1-20 нм. Технический результат - повышение сохраняемости НЦ не менее 1 года без потерь прочности, водоредуцирующий фактор и защита цементного камня от карбонизации; ускорение роста прочности НЦ и бетона на его основе и повышение ее уровня на 3-4 класса против портландцемента. НЦ включает сульфатно-кальциевый компонент и минеральные добавки, как активные, так и наполнители. Способ изготовления НЦ - совместный помол указанных компонентов до достижения: а) полноты покрытия капсул Д-слоем по критерию минимальной степени агрегации частиц, определяемой по методу воздухопроницаемости; б) полноты покрытия ПК-компонента ТМФ-слоем по критерию двойного максимума на графике тепловыделения приготовленного из продукта помола цементного теста в процессе схватывания в калориметре. Оба показателя интегральные и характеризуют готовность продукта. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл., 5 пр.

Активная минеральная добавка для цемента и способ её приготовления // 2581437

Изобретение относится к производству вяжущих материалов, может быть использовано для получения общестроительных цементов. Технический результат заключается в расширении ассортимента широкодоступных активных минеральных добавок для производства цемента, расширении сырьевой базы эффективных, широкодоступных активных минеральных добавок для производства цемента, повышении качества и снижении себестоимости производства цемента, утилизации крупнотоннажных техногенных отходов ТЭЦ и разработке способа приготовления широкодоступной активной минеральной добавки. Активная минеральная добавка для цемента содержит низкокальциевые золошлаковые отходы ТЭЦ с содержанием оксида алюминия 17,75% и гипсосодержащий компонент, в качестве которого используют побочный продукт производства фосфорной кислоты фосфогипс, при следующем соотношении компонентов, мас. %: золошлаковые отходы - 66,7; фосфогипс - 33,3. 2 н.п. ф-лы, 6 табл.

Волокнистый наноцемент и способ его изготовления // 2595284

Изобретение предназначено для улучшения качественных характеристик наноцемента, а именно повышения прочности на сжатие и растяжение при изгибе, трещиностойкости и коррозионной стойкости материалов и изделий на его основе. Волокнистый наноцемент, содержащий в мас.%, алитовый портландцементный клинкер или алитовый портландцемент, сульфатно-кальциевый компонент (в пересчете на SO3), порошкообразный модификатор - органический водопонижающий агент в сочетании с ускорителем твердения, а также минеральную добавку (10,4-93,4):(1-7):(0,6-2,5):(3-88), включающий в качестве сульфатно-кальциевого компонента - природный гипсовый камень, в качестве органического водопонижающего агента с ускорителем твердения - полиметиленнафталинсульфонаты с сульфатом натрия, при удельной поверхности 400-700 м2/кг. В качестве составляющей минеральной добавки наноцемент включает стекловолокнистый материал силикатного или алюмосиликатного состава и/или отход стекловолокнистого производства (мас.%) 3-28 в форме фрагментов микроволокон или микронитей длиной 0,05-10 мкм. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ получения цемента с добавкой // 2618808

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении цемента с добавкой различного назначения. Способ получения цемента с добавкой, включающий обжиг серпентинита, его измельчение до фракции менее 30 мкм и последующее введение в качестве минеральной добавки в количестве 2-30 масс. % в портландцемент или в смесь портландцементного клинкера и гипса на стадии их помола, причем перед обжигом серпентинит орошают водным раствором соли натрия, или калия, или кальция или водным раствором смеси указанных солей при общем содержании соли - 0,02-1,0% от массы серпентинита. Технический результат - повышение прочности. 2 пр., 2 табл.

Добавка размола для минеральных вяжущих // 2622563

Изобретение относится к способу размола неорганического твердого вещества из группы цементного клинкера, пуццолана и/или сырья для изготовления цемента, где добавку размола добавляют до или во время размола, и при этом добавка размола, из расчета массы в сухом состоянии, содержит 6%-80% от массы капролактама и 1,5%-30% от массы аминокапроновой кислоты, где в каждом случае, из расчета массы в сухом состоянии, применяют 0,002%-2% от массы добавки размола, исходя из общего количества твердого вещества. Кроме того, заявлена добавка размола и ее применение для повышения прочности на сжатие отвержденного продукта, изготовленного посредством способа. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл.