Способ получения магнезиального портландцемента

 

Класс 80 b, 3 № 5203) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

3арегистрировпно s Государственном бюро последующей регистрации изобретений при Госплане СС(, Р

В. В. Серов и И. Л. Лефанд.

Способ получения магнезиального портл

Заявлено 3 ноября 1934 года за ¹ 156533.

Опубликовано 31 октября 1937 года.

Основным сырьем для изготовления портланд-цемента является известняк и глина. Содержание магнезии в полученном готовом продукте допускается по ОСТУ не выше 5%, так как ббльшее содержание разрушающим образом действует на бетон в дальние сроки и ограничивает в силу незначительного допустимого содержания ее в цементе использование магнезиальных известняков.

Предлагаемый способ заключается в том, что содержание магнезии в портланд-цементе доводится до 10% путем связывания ее в соединения, обеспечивающие полное постоянство объема в готовом продукте как в первые, так и в последующие сроки службы бетона, изготовленного на магнезиальном портланд-цементе.

Сырыми материалами для производства магнезиального портланд-цемента являются известково-магнезиальные породы, оказывающиеся по содержанию в них NgO (свыше 8%) непригодными для производства обычного портландцемента, малозапесоченные глины, пригодные для производства портландцемента, и для связывания окиси магния в 4СаО. 2NgO. Rl O, FeO, в сырьевую смесь добавляют пиритные огарки с содержанием в них наибольшего количества Fe03, à в случае малого содержания в глине й!,O, в сырьевую смесь вводят породы, богатые содержанием й!яО,, (боксит, алит, каолин и др.).

Состав сырьевой смеси в зависимости от процентного содержания в ней

NgO колеблется в достаточно широких пределах, но содержание NgO в расчете на клинкер не допускается в последнем свыше 10%.

В настоящее время более детально изучен минеральный состав магнезиального портланд-цемента, в результате чего выяснилось, что основным минералом является алит (3CaO. SiO ), при незначительном количестве двухкальциевого силиката, магниевый браунмиллерит 4ÑàO. 2MgO. RI.,O,,Fe O., и в допускаемом проценте (2 — 4%) периклаз (свободная NgO).

Показатели механической прочности магнезиального портланд-цемента колеблются так же, как и для обычного портланд-цемента.

Технологический процесс производства магнезиального портланд-цемента мало чем отличается от производства обычного портланд-цемента мокрым и сухим способом на заводах, оборудованных вращающимися печами. К особенностям производства магнезиального портланд-цемента нужно отнести необходимость лучшей гомогенизации сырьевой смеси, вследствие ее более сложного состава; кроме того, обжиг клинкера ведут на более удаленной от головки печи зоне, чем при обжиге обычного портланд-цементного клинкера. При обжиге магнезиального портланд-цементного клинкера не допускается образование свара клинкера в печи, так как при этом происходит разложение магниевого браунмиллерита с выделением свободной MgO.

При расчете сырьевой смеси для производства магнезиального портланд-цемента авторы исходили из того предположения, что основными соединениями магнезиального портланд-цемента являются 3-кальциевый силикат

ЗСаО. SiO (алит), 2-кальциевый силикат 2CaOSlO (белит) и браунмиллерит 4СаО. Rl,О, Fe O.. В состав последнего в магнезиальный flopòëàíäцемент входят 2 молекулы NgO, образуя соединение следуюшего состава: 4СаО. 2NgO. Н1,03. Fe O, Кроме этих основных соединений, по исследованиям Бейтса и предварительным данным авторов настоящего изобретения, в магнезиальном портландцементе NgO связывается в виде ортосиликата MgO. CaO. SiO,,— монтичеллита При этом по данным Бейтса количество монтичеллита (при содержании магнезии в цементе от 10 до

11%) равно 9 — 10%, если содержание

R,О, в цементе превышает 10 — 11%.

При меньшем содержании полуторных окислов количество монтичеллита, при данном содержании Mg0 — незначительно. Наконец, в случае, если отношение з з

Fe„,О8 то образуется соединение

2 CaO. NgO. Fe O... а если й1,О,, Fe.,O, - - —" — > 0,64, то избыточное количество R1,0„. связывается с MgO в виде NgO. Rl O,, Для расчета сырьевой смеси обыкновенно задаются определенной степенью насыщения известью, Под этим понятием в магнезиальном портланд-цементе подразумевается

СеО

2,8 SiO.)+2,2 Rl,О., в случае, если при расчете принято отношение

Rl O,, г О равное 0,64.

Ге.,Оз

При расчете сырьевой смеси для магнезиального портланд-цемента важно не только обеспечить насыщение известью кремнезема для получения активной части в клинкере, но также важно достигнуть связывания определенной части Ng0 в виде соединения с нормальной скоростью гидратации или же вообще неспособного гидратировать. Поэтому расчет магнезиального портланд-цемента ведут, исходя из следующих соединений: активная часть — алит 3CaO. SiO; магнезиальная часть — магниевый браунмиллерит

4СаО. 2MgO. Rl,O, Fe,О, для образования которого вводят такое количество железных огарков, которое обеспечило бы связывание MgO в количестве от 3,5 до 4% при условии богатой глиноземом глины.

В расчетную формулу не вводится монтичеллит, который принят при содержании в клинкере 10 — 11% NgO равным 10%; монтичеллит связывает

25% MgO.

Свободная магнезия в клинкере допускается в количестве 4 — 4Уя%; общее содержание MgO в клинкере можно допустить не свыше 10%.

Обжиг производят на дальней зоне при работе на низкокалорийном топливе. Использование низкокалорийного топлива имеет большое значение и применение местного топлива при данном способе разрешается положительно.

Кроме обычных способов испытания для цементов авторами введен еще дополнительный ускоренный метод путем применения автоклава, Йвтоклавные испытания магнезиального портланд-цемента производились следующим образом. Лепешки изготовляют по ОСТУ, после 4 часов кипения для выявления свободной извести, а также для придания им большей прочности лепешки поступают в автоклав на специальные полочки с отверстиями и находятся под давлением водяного пара.

Подъем пара производят до 14 атм. в течение 2 — 2М час. Давление в 14атм. держат в течение 2 часов, после чего испытание заканчивается.

Одновременно с лепешками в автоклав помещают призмы Бауншингера, изготовленные из чистого цемента.

Испытания образцов 1: 3 с цементом не производят, так как при этих условиях действие свободной NgO обнаруживается лишь при наличии ее свыше 8%.

Выдержавшим испытание признается образец, который после извлечения из автоклава не показывает никаких внешних изменений (трещина, сетка, коробление). Для призм Баушингера допускается изменение объема не свыше 1,5%.

Выпуск магнезиального портландцемента по предлагаемому способу на Подольском Госцемзаводе показал, что никаких особых производственных затруднений не встречается.

Применение указанного способа значительно сокращает стоимость разработки карьеров, имеющих в сырье прослойки доломитизированного известняка, что приводит к значительному сокращению стоимости конечного продукта — цемента.

Способ может быть применен на всех заводах, работающих на сырье, засоренном прослойками или включениями доломитизированных известняков, и испытывающих вследствие этого трудности в разработке карьеров и построении технологического процесса производства.

Предмет и зоб р етен и я.

1. Способ получения магнезиального портланд-цемента, отличающийся тем, что доломитизированный известняк и глину смешивают с пиритными огарками или другим материалом, содержащим в основном Fe O„ с целью связывания в клинкере окиси магния, и полученную шихту обрабатывают для получения цемента обычным образом.

2. Прием выполнения способа по и. 1, отличающийся тем, что состав шихты подбирают с таким расчетом, чтобы общее количество окиси магния в кл инке ре не превышало 10%, а количество свободной окиси магния не превышало 4 — 4,5"„ .

3. Прием выполнения способа по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при недостаточном содержании в глине окиси алюминия в шихту добавляют богатые глиноземом породы (боксит, каолин и т. п.).

Тип, „Печатный Труд . Зак. % 159-400