интенсификатор помола цементного клинкера. Интенсификатор помола цемента


Интенсификаторы помола при производстве цемента ПроСтройМат.ру

Предлагаем вам обсудить некоторые спорные моменты касательно интенсификаторов помола.

Интенсификаторы помола- это химические вещества, которые добавляются в питание мельницы, чтобы повысить эффективность помола в мельнице и тем самым повысить производительность и удельный расход электроэнергии.Есть много цементных компаний, которые используют интенсификаторы помола в их шаровых мельницах, и они рады платить хорошую цену за эти добавки, т.к. они убеждены, что эти затраты более чем компенсируются увеличением выхода мельницы и экономии электроэнергии.Другие цементные компании, которые провели испытания с использованием интенсификаторов помола в их шаровых мельницах, заявляют, что  выгода, если таковая и имеется, незначительна, чтобы оправдать затраты на такие добавки. Также есть и компании, которые никогда не проводили испытания и не используют интенсификаторы.

Кто бы что-то и мог действительно сказать по поводу использования интенсификаторов помола, так это основные международные компании. Эти цементные компании знают, что они делают и осознают необходимость приличных затрат. Использование интенсификаторов становится выгодным, только если мельницы настроены должным образом. В этом разделе мы, конечно, не ставим целью доказать необходимость применения интенсификаторов помола, но кажется вполне разумным рассмотреть детали взаимодействия мельницы с добавками, чего ожидать и как настраивать процессы помола, чтобы за счет этого получить ожидаемые выгоды.

Во-первых мы рассмотрим механизм работы интенсификаторов помола, взглянув на несколько изображений.

Интенсификаторы помола используются уже много лет в помоле цемента и сырьевой муки. Правда получили они более широкое применение в размоле цемента, чем в измельчении сырьевой смеси, возможно, потому что затраты на электроэнергию при помоле цемента гораздо выше. Тем не менее, механизм их действия означает, что они должны быть одинаково эффективны и в размоле сырья, поэтому некоторые цементные компании постоянно используют их в своих шаровых мельницах сырьевой муки.Когда частицы портландцементного клинкера разрушаются в процессе помола, образуется новая поверхность, которая неизбежно имеет некоторые поверхностные электрические заряды, возникающие от разрыва химических связей в материале.Одинаковые заряды отталкиваются, противоположные притягиваются, что означает потенциальную предрасположенность разрушенных при дроблении частиц вновь агломерироваться.Интенсификаторы помола- это поверхностно-активные полярные химические соединения. которые нейтрализуют стремление к агломерации и способствуют эффективному измельчению цемента. Этиленгликоль, триэтаноламин или другие полярные органические соединения проявляют такие поверхностно-активные свойства. Добавка таких интенсификаторов способствует достижению высокой тонины помола и может значительно увеличивать выход мельницы и уменьшать удельный расход электроэнергии. Эти вещества являются жидкостями и могут просто дозироваться на ленту с питанием мельницы.

На тонну произведенного цемента может требоваться около 0,5 кг интенсификатора, чтобы процесс протекал эффективно, однако это представляет значительные расходы, что объясняет нежелание некоторых цементных компаний использовать такие добавки. Тем не менее, имеется огромное количество промышленных испытаний, которые демонстрируют повышение выхода мельницы, экономию электроэнергии и полученную выгоду много раз большую, чем затраты на интенсификаторы помола.

Вследствие уменьшения сил поверхностного притяжения в цементе, интенсификаторы полностью меняют характеристики потока цементного материала внутри мельницы и в последующих операциях. Воздушный поток сквозь мельницу должен быть невысоким, чтобы предотвратить высокое пыление на выходе из мельницы.

В случае если мельница оборудована статическим сепаратором в выходном газоходе, то допустимая скорость газа может быть повышена до 2,5 м/с, означая, что дополнительный объем охлаждающего воздуха может продуваться сквозь мельницу. Для мельницы, оборудованной статическим сепаратором в выходном вентиляционном газоходе, также очень существенно, когда применяются интенсификаторы помола, но несколько по другим причинам. В статическом сепараторе при применении интенсификаторов изменяется режим отделения материала, который направляется дальше в динамический сепаратор через элеватор. Это проявляется в том, что снижается попадание более крупного материала в продукт через фильтр обеспыливания газов мельницы. Это может привести к неправильному впечатлению, что интенсификаторы не работают.Конечно, наличие статического сепаратора также позволяет добиться разумного потока вентилирующего воздуха и охлаждения мельницы. Очевидно, что наличие статического сепаратора очень важно при решении о применении интенсификаторов помола, поэтому его лопасти необходимо настраивать перед тем, как добавки начнут вводиться.

Вследствие уменьшения сил поверхностного притяжения в цементе, интенсификаторы полностью меняют характеристики потока цементного материала внутри мельницы и в последующих операциях. Поток материала по аэрожелобам и в пробоотборниках усилится (цемент потечет как вода), поэтому обслуживающий персонал должен быть готовы к изменениям. Характеристики потока цемента на участке упаковки или упаковочных терминалах (сторонняя затарка цемента) могут также заметно поменяться, случаи слёживания (pack-set) снижаются. Слеживаемость -это снижение текучести цемента после транспортировки до упаковочного терминала, например. Однако стоит вернуться к влиянию изменений в характеристиках потока через мельницу.Нам известно, чтов шаровой мельнице имеет место переизмельчения менее твердых материалов. Материал проходит всю длину мельницы вне зависимости от того, что в какой-то точки этого пути он уже стал достаточно измельчен.

Это одна из проблем, которая решается применением вертикальных мельниц при помоле цемента. В тоже время за счет уменьшения времени прибывания частиц в мельнице интенсификаторы помола отчасти помогают решить эту проблему.

Возможно, наиболее важно-это влияние интенсификаторов на заполнение пространства (пустот в мелющих телах) во второй камере мельницы. Известно, что это может приводить к серьезным ограничениям в применении загрузки второй камеры  небольшими мелющими телами. Если заполнение пустот превышает 115%, то эффективность измельчения второй камеры и выход мельницы будут поставлены под угрозу.

При увеличении потока материала через мельницу интенсификаторы помола уменьшают наличие пустот в загрузке, что приводит в перезаполнению. Иначе говоря, возможно достигнуть гораздо большего выхода мельницы, но до того как перезаполнение пустот станет проблемой. Время пребывания материала в мельнице уменьшается, поэтому намного необходимо более интенсивное питание мельницы, чтобы заполнить пустоты в загрузке мелющими телами.

Это в свою очередь открывает возможности гораздо больших преимуществ- с интенсификаторами помола может быть реализована загрузка мелющими телами меньшего размера, наиболее эффективными при измельчении. Так и наоборот-использование более мелких мелющих тел во второй камере может стать ключом к успеху при внедрении интенсификаторов помола.

Сситается, что эффективность сепаратора наилучшим образом описывается способностью фракционного отделения и Кривой Тромпа, а также “точкой отсечки”, “резкостью” и байпасом сепаратора. Байпас обусловлен агломерацией тонкоизмельченных частиц, которые без необходимости снова попадают в цикл помола. Снижением агломерации интенсификаторы помола снижают байпас сепаратора. что в конечном итоге повышает эффективность помола.

Таким образом становится понятно, что влияние интенсификаторов помола является комплексным. Очень часто производственники отказываются от применения интенсификаторов помола на основании одного или пары дней испытаний без регулировки статического сепаратора и скорости воздуха, без учета того, что повышается эффективность сепаратора, и, конечно, без использования возможности уменьшить размер мелющих тел во второй камере мельницы.

www.prostroymat.ru

интенсификатор помола цементного клинкера - патент РФ 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. Технический результат - повышение эффективности помола клинкера при малых дозировках интенсификатора помола. 4 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам добавок, используемых для интенсификации помола цементного клинкера.

В настоящее время в промышленности строительных материалов остро стоит задача, связанная с энергосбережением в производстве цемента, затраты на электроэнергию при помоле которого в среднем составляют около 10-11%, а на ряде предприятий достигают 15% от общих затрат в себестоимости цемента. Для повышения энергоэффективности на стадии помола в мировой цементной промышленности весьма широко используются химические добавки, интенсифицирующие помол. Действие интенсификаторов помола можно разделить на две составляющие: изменение параметров помола в мельнице и влияние на свойства готового продукта. Существуют различные виды интенсифицирующих помол добавок: триэтаноламин (ТЭА), мылонафт, соапсток, сульфит-спиртовая барда и др.

Наиболее эффективны амины и многоатомные спирты. Они оказывают влияние за счет снижения агломерации, а также предотвращают залечивание образовавшихся в процессе помола микротрещин. Добавляемое количество подобных интенсификаторов составляет всего 0,01-0,1% от веса клинкера [Тейлор X. Химия цемента. Пер. с англ. - М.: Мир, 1996. - 560 с.], однако последующее использование полученных цементов на стадии производства бетонов в комплексе с суперпластификаторами часто приводит к расслоению бетонных смесей и снижению прочностных характеристик бетонов.

Наиболее близким аналогом для предлагаемого изобретения является добавка, применяемая в качестве компонента в вяжущем [а.с. № 1772097, C04B 28/04. Опубл 30.10 1992 г. Бюл. № 40].

В данном изобретении при помоле клинкера использовалась пластифицирующая добавка на основе олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. При этом интенсификатор дополнительно содержал соль нафталинсульфокислоты и характеризовался следующим олигомерным составом, масс.%: олигомеры с 2-4 ядрами нафталина 2,0-4,5, олигомеры с 5-9 ядрами 12,5-26,5, олигомеры с 10-12 ядрами 8,5-25,0, олигомеры с 13-14 ядрами 12,5-18,5, олигомеры с 15-17 ядрами 32.0-50.0, олигомеры с числом ядер нафталина более 17 2-10.

Недостатком прототипа является то, что как интенсификатор помола он работает при высоких дозировках, а образующийся цемент не всегда совместим с пластифицирующими добавками при их введении на стадии производства бетонов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание интенсификатора, эффективного при помоле цементного клинкера уже при малых дозировках и совместимого с основными типами пластифицирующих добавок в процессе производства (в технологии) бетона.

Поставленная задача решается тем, что в интенсификаторе помола цементного клинкера, содержащем пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, включающей олигомеры с числом нафталиновых ядер от 2 до 25, в качестве пластификатора используют композицию олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов - лигносульфонатов (ЛСТ), обработанных триэтаноламином (ТЭА) 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 указанных компонентов (масс.%):

олигомерные продукты конденсации нафталинсульфокислоты 30-97
модифицированные лигносульфонаты1-50
водорастворимое соединение кремния1-10
смесь средних солей серосодержащих кислот1-10

Механизм диспергирующего действия интенсификатора помола заключается в адсорбции анионных молекул предлагаемой добавки, имеющей в своем строении ароматические кольца, на активных центрах кальция в микротрещинах клинкера, что уменьшает поверхностную энергию, создавая расклинивающий эффект и облегчает разрушение твердого тела. Добавка также стабилизирует дисперсное состояние материала, покрывая поверхность частиц и уменьшая возможность их обратного слипания (коагуляции).

Использование предлагаемого интенсификатора помола цементного клинкера позволяет обеспечить синергический эффект, вследствие чего для достижения требуемой удельной поверхности цемента или повышения производительности мельницы по сравнению с прототипом требуется существенно меньшая дозировка добавки. Так для прототипа диапазон дозировок составляет от 0,3% до 5%, а для предлагаемого интенсификатора - 0,025-0,05%.

Соотношение компонентов в предлагаемом в изобретении интенсификаторе помола цементного клинкера подобрано экспериментально.

Более подробно техническая сущность изобретения и достигаемые эффекты могут быть проиллюстрированы следующими примерами, которые не исчерпывают все возможные варианты интенсификатора помола, но помогают нагляднее продемонстрировать его свойства.

В качестве интенсификатора-прототипа используют Полипласт СП-1 по ТУ 5870-005-58042865-05.

Интенсификатор помола цементного клинкера по изобретению получают путем простого смешения компонентов в виде водного раствора с массовой долей сухих веществ 5-40% или в виде сухой добавки. Состав образцов интенсификатора помола (масс. %), прошедших испытания, представлен в таблице 1. В качестве олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты использовали полиметиленнафталинсульфокислоты натриевую соль. В качестве водорастворимого соединения кремния использовали метилсиликонат натрия ГКЖ-11 - в образцах 1, 3, 4, 7, 10, 12; этилсиликонат натрия ГКЖ-10 - в образцах 2, 5, 6, 8, 9, 11.

Эффективность действия интенсификаторов оценивали сравнивая параметры работы мельницы и характеристики цементов при использовании предлагаемого интенсификатора и прототипа. Результаты приведены в таблице 2. Прототип вводился в дозировке 0,5%, а интенсификатор по изобретению - 0,03%.

В ходе испытаний производительность работы мельницы фиксировалась по показаниям весовых дозаторов. Оценка влияния интенсификаторов проводилась по остатку на сите № 008, удельной поверхности, нормальной густоте, срокам схватывания и прочности при сжатии в 2- и 28-суточном возрасте, определенном по ГОСТ 310.4-81. Остаток на сите № 008 находился в пределах 6-11 масс.%. Вначале в течение 4 ч мельница выводилась на стабильный режим работы с интенсификатором, далее фиксировались параметры работы мельницы и отбирались пробы для проведения физико-механических испытаний цементов.

Использование интенсификатора помола по изобретению по сравнению с прототипом позволяет на 3,5-6,3% увеличить производительность промышленных мельниц при сохранении качества выпускаемого цемента; оптимальная дозировка интенсификатора помола по изобретению колеблется в интервале 0,025-0,030 масс.% по сухому веществу. В этом интервале его значений наблюдается максимальное увеличение производительности мельницы и возрастание прочностных характеристик цемента.

В таблице 3 представлены результаты изучения совместимости цементов, полученных с применением предлагаемого по изобретению интенсификатора помола цементного клинкера и прототипа, с добавками-пластификаторами трех основных типов.

Из анализа полученных при проведении испытаний результатов видно, что применение предлагаемого в изобретении интенсификатора помола цементного клинкера по сравнению с прототипом приводит к заметному повышению связности (однородности) бетонных смесей. Так при использовании цемента, полученного с интенсификатором-прототипом, водоотделение составило 0,9-1,5% при использовании нафталинсульфоната и лигносульфоната соответственно, а при введении поликарбоксилата наблюдалось расслоение бетонной смеси. При использовании цемента, полученного с интенсификатором помола по изобретению, со всеми добавками были получены связные смеси с величиной водоотделения 0,7-0,8%.

Результаты сопоставительных испытаний бетонов на основе цементов, полученных с применением предлагаемого в изобретении интенсификатора помола цементного клинкера и с применением интенсификатора-прототипа, приведены в табл.4. При использовании в технологии бетона всех трех наиболее распространенных типов пластифицирующих добавок (на основе лигносульфонатов, нафталинсульфонатов и поликарбоксилатов) наблюдалось улучшение прочностных характеристик в случае цемента, полученного с применением интенсификтора помола по изобретению. Так при применении добавок лигносульфоната и нафталинсульфоната в возрасте 28 суток бетоны на основе цемента, произведенного с применением интенсификатора по изобретению, обладают прочностью на сжатие на 10% и 15% выше по сравнению с бетоном на основе цемента, произведенного с применением интенсификатора-прототипа и теми же добавками. Наблюдается также увеличение ранней прочности бетона. В возрасте 1 суток при использовании лигносульфонатов и нафталинсульфонатов (строки 1 и 4, 2 и 5 соответственно) прочность бетона на цементе, полученном с интенсификатором помола по изобретению, на 33-34% выше; при использовании добавки поликарбоксилатного типа прирост составил 27% (строки 3, 6).

Таким образом, предлагаемый интенсификатор помола цементного клинкера эффективен при помоле цементного клинкера уже при малых дозировках и совместим с основными типами пластифицирующих добавок, используемых в технологии бетона.

Таблица 2
Влияние интенсификаторов помола на работу мельницы типоразмером Д3,2 15 м и качество цемента
Показатели качестваВид и содержание добавки
Прототип, 0,5%Интенсификатор по изобретению, 0,3%
Образец № 1Образец № 2Образец № 3Образец № 4Образец № 5Образец № 6Образец № 7Образец № 8Образец № 9Образец № 10Образец № 11Образец № 12
Производительность мельницы, т/час80.084.0 83.584.1 84.583.783.9 85.083.5 82.983.484.2 84.3
Увеличение производительности мельницы, %11.0 16.615.9 16.717.216.1 16.417.9 15.915.015.7 16.817.0
Остаток на сите 008, % 7.67.56.8 6.57.2 6.37.17.4 7.26.2 6.46.56.9
Удельная поверхность, м2 /кг300333 350370 386342420 450380 410350395 376
Нормальная густота, %23.2 23.022.721.9 22.422.6 21.523.022.0 22.521.8 22.622.3
Начало схватывания, мин159 173175181 181177 170184173 179185 180183
Конец схватывания, мин240 252249256 261253 262255248 267251 266255
Таблица 3
Характеристики бетонных смесей (цемент 350 кг/м3, В/Ц=0,51)
№ н/пИнтенсификатор при помоле цементаВид и количество добавкиПоказатель
Плотность, кг/м3Осадка конуса, см Водоотделение, %Воздухововлечение, %
Сразу Через 30 мин
1 ПрототипЛигносульфонат 0,25% 237018.05.0 1.54.3
2Прототип Нафталинсульфонат 0,45%2415 21.015.00.9 3.5
3 ПрототипПоликарбоксилат 0,15%239015.0 Расслоение
4 Образец № 1Лигносульфонат 0,25% 242119.516.5 0.83.5
5Образец № 6Лигносульфонат 0,25% 249020.016.5 0.83.0
6Образец № 2Нафталинсульфонат 0,45% 242321.517.0 0.73.6
7Образец № 8Нафталинсульфонат 0,45% 244621.016.0 0.73.2
8Образец № 3Поликарбоксилат 0,15% 243122.017.5 0.83.6
9Образец № 10Поликарбоксилат 0,15% 245821.517.5 0.75.9
Таблица 4
Совместимость интенсификаторов помола с добавками пластифицирующего типа на примере прочностных характеристик бетонов
№ п/пИнтенсификатор Вид и количество добавки Прочность бетона на сжатие, МПа, в возрасте, суток
17 28
1Прототип Лигносульфонат 0,25% 4,518,027,1
2Прототип Нафталинсульфонат 0,45% 5,619,329,0
3Прототип Поликарбоксилат 0,15% 5,519,728,5
4По изобретению Лигносульфонат 0,25% 6,020,529,8
5По изобретению Нафталинсульфонат 0,45% 7,523,733,9
6По изобретению Поликарбоксилат 0,15% 7,022,332,4
* Результаты представлены на основе образца № 1

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

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, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют композицию олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов - лигносульфонатов, обработанных триэтаноламином, при соотношении компонентов, мас.%:

лигносульфонаты60-90
триэтаноламин 10-40
водорастворимого соединения кремния - олигомерных силанол, содержащих по крайней мере 1 связь кремния с sp3-гибридизовнным 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, мас.%:
олигомерные продукты конденсации нафталинсульфокислоты 30-97
модифицированные лигносульфонаты1-50
водорастворимое соединение кремния1-10
смесь средних солей серосодержащих кислот1-10

www.freepatent.ru

Интенсификатор помола цементного клинкера

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. Технический результат - повышение эффективности помола клинкера при малых дозировках интенсификатора помола. 4 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам добавок, используемых для интенсификации помола цементного клинкера.

В настоящее время в промышленности строительных материалов остро стоит задача, связанная с энергосбережением в производстве цемента, затраты на электроэнергию при помоле которого в среднем составляют около 10-11%, а на ряде предприятий достигают 15% от общих затрат в себестоимости цемента. Для повышения энергоэффективности на стадии помола в мировой цементной промышленности весьма широко используются химические добавки, интенсифицирующие помол. Действие интенсификаторов помола можно разделить на две составляющие: изменение параметров помола в мельнице и влияние на свойства готового продукта. Существуют различные виды интенсифицирующих помол добавок: триэтаноламин (ТЭА), мылонафт, соапсток, сульфит-спиртовая барда и др.

Наиболее эффективны амины и многоатомные спирты. Они оказывают влияние за счет снижения агломерации, а также предотвращают залечивание образовавшихся в процессе помола микротрещин. Добавляемое количество подобных интенсификаторов составляет всего 0,01-0,1% от веса клинкера [Тейлор X. Химия цемента. Пер. с англ. - М.: Мир, 1996. - 560 с.], однако последующее использование полученных цементов на стадии производства бетонов в комплексе с суперпластификаторами часто приводит к расслоению бетонных смесей и снижению прочностных характеристик бетонов.

Наиболее близким аналогом для предлагаемого изобретения является добавка, применяемая в качестве компонента в вяжущем [а.с. №1772097, C04B 28/04. Опубл 30.10 1992 г. Бюл. №40].

В данном изобретении при помоле клинкера использовалась пластифицирующая добавка на основе олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. При этом интенсификатор дополнительно содержал соль нафталинсульфокислоты и характеризовался следующим олигомерным составом, масс.%: олигомеры с 2-4 ядрами нафталина 2,0-4,5, олигомеры с 5-9 ядрами 12,5-26,5, олигомеры с 10-12 ядрами 8,5-25,0, олигомеры с 13-14 ядрами 12,5-18,5, олигомеры с 15-17 ядрами 32.0-50.0, олигомеры с числом ядер нафталина более 17 2-10.

Недостатком прототипа является то, что как интенсификатор помола он работает при высоких дозировках, а образующийся цемент не всегда совместим с пластифицирующими добавками при их введении на стадии производства бетонов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание интенсификатора, эффективного при помоле цементного клинкера уже при малых дозировках и совместимого с основными типами пластифицирующих добавок в процессе производства (в технологии) бетона.

Поставленная задача решается тем, что в интенсификаторе помола цементного клинкера, содержащем пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, включающей олигомеры с числом нафталиновых ядер от 2 до 25, в качестве пластификатора используют композицию олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов - лигносульфонатов (ЛСТ), обработанных триэтаноламином (ТЭА) 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 указанных компонентов (масс.%):

олигомерные продукты конденсации нафталинсульфокислоты 30-97
модифицированные лигносульфонаты 1-50
водорастворимое соединение кремния 1-10
смесь средних солей серосодержащих кислот 1-10

Механизм диспергирующего действия интенсификатора помола заключается в адсорбции анионных молекул предлагаемой добавки, имеющей в своем строении ароматические кольца, на активных центрах кальция в микротрещинах клинкера, что уменьшает поверхностную энергию, создавая расклинивающий эффект и облегчает разрушение твердого тела. Добавка также стабилизирует дисперсное состояние материала, покрывая поверхность частиц и уменьшая возможность их обратного слипания (коагуляции).

Использование предлагаемого интенсификатора помола цементного клинкера позволяет обеспечить синергический эффект, вследствие чего для достижения требуемой удельной поверхности цемента или повышения производительности мельницы по сравнению с прототипом требуется существенно меньшая дозировка добавки. Так для прототипа диапазон дозировок составляет от 0,3% до 5%, а для предлагаемого интенсификатора - 0,025-0,05%.

Соотношение компонентов в предлагаемом в изобретении интенсификаторе помола цементного клинкера подобрано экспериментально.

Более подробно техническая сущность изобретения и достигаемые эффекты могут быть проиллюстрированы следующими примерами, которые не исчерпывают все возможные варианты интенсификатора помола, но помогают нагляднее продемонстрировать его свойства.

В качестве интенсификатора-прототипа используют Полипласт СП-1 по ТУ 5870-005-58042865-05.

Интенсификатор помола цементного клинкера по изобретению получают путем простого смешения компонентов в виде водного раствора с массовой долей сухих веществ 5-40% или в виде сухой добавки. Состав образцов интенсификатора помола (масс. %), прошедших испытания, представлен в таблице 1. В качестве олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты использовали полиметиленнафталинсульфокислоты натриевую соль. В качестве водорастворимого соединения кремния использовали метилсиликонат натрия ГКЖ-11 - в образцах 1, 3, 4, 7, 10, 12; этилсиликонат натрия ГКЖ-10 - в образцах 2, 5, 6, 8, 9, 11.

Эффективность действия интенсификаторов оценивали сравнивая параметры работы мельницы и характеристики цементов при использовании предлагаемого интенсификатора и прототипа. Результаты приведены в таблице 2. Прототип вводился в дозировке 0,5%, а интенсификатор по изобретению - 0,03%.

В ходе испытаний производительность работы мельницы фиксировалась по показаниям весовых дозаторов. Оценка влияния интенсификаторов проводилась по остатку на сите №008, удельной поверхности, нормальной густоте, срокам схватывания и прочности при сжатии в 2- и 28-суточном возрасте, определенном по ГОСТ 310.4-81. Остаток на сите №008 находился в пределах 6-11 масс.%. Вначале в течение 4 ч мельница выводилась на стабильный режим работы с интенсификатором, далее фиксировались параметры работы мельницы и отбирались пробы для проведения физико-механических испытаний цементов.

Использование интенсификатора помола по изобретению по сравнению с прототипом позволяет на 3,5-6,3% увеличить производительность промышленных мельниц при сохранении качества выпускаемого цемента; оптимальная дозировка интенсификатора помола по изобретению колеблется в интервале 0,025-0,030 масс.% по сухому веществу. В этом интервале его значений наблюдается максимальное увеличение производительности мельницы и возрастание прочностных характеристик цемента.

В таблице 3 представлены результаты изучения совместимости цементов, полученных с применением предлагаемого по изобретению интенсификатора помола цементного клинкера и прототипа, с добавками-пластификаторами трех основных типов.

Из анализа полученных при проведении испытаний результатов видно, что применение предлагаемого в изобретении интенсификатора помола цементного клинкера по сравнению с прототипом приводит к заметному повышению связности (однородности) бетонных смесей. Так при использовании цемента, полученного с интенсификатором-прототипом, водоотделение составило 0,9-1,5% при использовании нафталинсульфоната и лигносульфоната соответственно, а при введении поликарбоксилата наблюдалось расслоение бетонной смеси. При использовании цемента, полученного с интенсификатором помола по изобретению, со всеми добавками были получены связные смеси с величиной водоотделения 0,7-0,8%.

Результаты сопоставительных испытаний бетонов на основе цементов, полученных с применением предлагаемого в изобретении интенсификатора помола цементного клинкера и с применением интенсификатора-прототипа, приведены в табл.4. При использовании в технологии бетона всех трех наиболее распространенных типов пластифицирующих добавок (на основе лигносульфонатов, нафталинсульфонатов и поликарбоксилатов) наблюдалось улучшение прочностных характеристик в случае цемента, полученного с применением интенсификтора помола по изобретению. Так при применении добавок лигносульфоната и нафталинсульфоната в возрасте 28 суток бетоны на основе цемента, произведенного с применением интенсификатора по изобретению, обладают прочностью на сжатие на 10% и 15% выше по сравнению с бетоном на основе цемента, произведенного с применением интенсификатора-прототипа и теми же добавками. Наблюдается также увеличение ранней прочности бетона. В возрасте 1 суток при использовании лигносульфонатов и нафталинсульфонатов (строки 1 и 4, 2 и 5 соответственно) прочность бетона на цементе, полученном с интенсификатором помола по изобретению, на 33-34% выше; при использовании добавки поликарбоксилатного типа прирост составил 27% (строки 3, 6).

Таким образом, предлагаемый интенсификатор помола цементного клинкера эффективен при помоле цементного клинкера уже при малых дозировках и совместим с основными типами пластифицирующих добавок, используемых в технологии бетона.

Таблица 2
Влияние интенсификаторов помола на работу мельницы типоразмером Д3,2∗15 м и качество цемента
Показатели качества Вид и содержание добавки
Прототип, 0,5% Интенсификатор по изобретению, 0,3%
Образец №1 Образец №2 Образец №3 Образец №4 Образец №5 Образец №6 Образец №7 Образец №8 Образец №9 Образец №10 Образец №11 Образец №12
Производительность мельницы, т/час 80.0 84.0 83.5 84.1 84.5 83.7 83.9 85.0 83.5 82.9 83.4 84.2 84.3
Увеличение производительности мельницы, % 11.0 16.6 15.9 16.7 17.2 16.1 16.4 17.9 15.9 15.0 15.7 16.8 17.0
Остаток на сите 008, % 7.6 7.5 6.8 6.5 7.2 6.3 7.1 7.4 7.2 6.2 6.4 6.5 6.9
Удельная поверхность, м2/кг 300 333 350 370 386 342 420 450 380 410 350 395 376
Нормальная густота, % 23.2 23.0 22.7 21.9 22.4 22.6 21.5 23.0 22.0 22.5 21.8 22.6 22.3
Начало схватывания, мин 159 173 175 181 181 177 170 184 173 179 185 180 183
Конец схватывания, мин 240 252 249 256 261 253 262 255 248 267 251 266 255
Таблица 3
Характеристики бетонных смесей (цемент 350 кг/м3, В/Ц=0,51)
№ н/п Интенсификатор при помоле цемента Вид и количество добавки Показатель
Плотность, кг/м3 Осадка конуса, см Водоотделение, % Воздухововлечение, %
Сразу Через 30 мин
1 Прототип Лигносульфонат 0,25% 2370 18.0 5.0 1.5 4.3
2 Прототип Нафталинсульфонат 0,45% 2415 21.0 15.0 0.9 3.5
3 Прототип Поликарбоксилат 0,15% 2390 15.0 Расслоение
4 Образец №1 Лигносульфонат 0,25% 2421 19.5 16.5 0.8 3.5
5 Образец №6 Лигносульфонат 0,25% 2490 20.0 16.5 0.8 3.0
6 Образец №2 Нафталинсульфонат 0,45% 2423 21.5 17.0 0.7 3.6
7 Образец №8 Нафталинсульфонат 0,45% 2446 21.0 16.0 0.7 3.2
8 Образец №3 Поликарбоксилат 0,15% 2431 22.0 17.5 0.8 3.6
9 Образец №10 Поликарбоксилат 0,15% 2458 21.5 17.5 0.7 5.9
Таблица 4
Совместимость интенсификаторов помола с добавками пластифицирующего типа на примере прочностных характеристик бетонов
№ п/п Интенсификатор Вид и количество добавки Прочность бетона на сжатие, МПа, в возрасте, суток
1 7 28
1 Прототип Лигносульфонат 0,25% 4,5 18,0 27,1
2 Прототип Нафталинсульфонат 0,45% 5,6 19,3 29,0
3 Прототип Поликарбоксилат 0,15% 5,5 19,7 28,5
4 По изобретению Лигносульфонат 0,25% 6,0 20,5 29,8
5 По изобретению Нафталинсульфонат 0,45% 7,5 23,7 33,9
6 По изобретению Поликарбоксилат 0,15% 7,0 22,3 32,4
* Результаты представлены на основе образца №1

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, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют композицию олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов - лигносульфонатов, обработанных триэтаноламином, при соотношении компонентов, мас.%:

лигносульфонаты 60-90
триэтаноламин 10-40
водорастворимого соединения кремния - олигомерных силанол, содержащих по крайней мере 1 связь кремния с sp3-гибридизовнным 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, мас.%:
олигомерные продукты конденсации нафталинсульфокислоты 30-97
модифицированные лигносульфонаты 1-50
водорастворимое соединение кремния 1-10
смесь средних солей серосодержащих кислот 1-10

www.findpatent.ru

интенсификатор помола - патент РФ 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. Интенсификатор помола на основе смеси алколаминов и алкандиолов при следующем соотношении, масс.%: алколамины - 30-60, алкандиолы - 40-70. При этом в качестве алкандиолов используют смесь этиленгликоля, пропиленгликоля, бутиленгликоля и полиэтиленгликоля. В него дополнительно введен пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты. Технический результат - использование интенсификатора помола позволяет повысить производительность мельниц и улучшить характеристики измельчаемых материалов при снижении энергозатрат. 1 з.п. ф-лы, 3 пр., 1 табл.

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.

Интенсификаторы помола применяются при помоле с целью снижения энергозатрат, повышения производительности мельницы при сохранении физико-механических характеристик измельчаемых материалов.

Результаты процесса помола зависят от многих факторов, таких как технико-технологические параметры и характеристики самой мельницы, аэродинамического, температурно-влажностного режима помола, физико-технологических свойств размалываемых материалов и добавок, применяемых при помоле. Помольные установки должны обеспечивать в первую очередь оптимальные и стабильные физико-механические характеристики измельчённых материалов с учетом энергетической эффективности процесса помола и расчетной производительности мельницы. Таким образом, увеличение производительности мельниц следует рассматривать одновременно с качеством получаемого продукта и энергетическими характеристиками работы помольного агрегата.

Действие интенсификаторов помола можно разделить на две составляющие: изменение параметров помола в мельнице и влияние на свойства готового продукта.

Существуют различные виды интенсифицирующих помол добавок:

триэтаноламин (ТЭА), мылонафт, соапсток, сульфит-спиртовая барда и др.

Наиболее эффективны амины и многоатомные спирты. Они оказывают влияние за счет снижения агломерации, а также предотвращают залечивание образовавшихся в процессе помола микротрещин. Добавляемое количество подобных интенсификаторов составляет всего 0,01- 0,1% от веса клинкера [Тейлор X. Химия цемента. Пер. с англ. - М.: Мир, 1996. -560 с.], однако последующее использование полученных размолотых материалов на стадии производства бетонов, огнеупоров приводит к снижению прочностных характеристик получаемых материалов.

Известна добавка -аналог [Заявка на изобретение № US 2006086291 Amine-containing cement processing additives] . В данном изобретении -аналоге композиция для помола цемента включает диамины, такие как тетрагидроксилэтилэтилен диамина или алколамина, такие как триэтаноламин или тризопропаноламин.

Недостатком аналога является то, что как интенсификатор помола он работает при высоких дозировках, не позволяет существенно повысить производительность мельниц и получить высокие значения прочностных характеристик размолотых материалов.

Наиболее близким аналогом является добавка [FR 2784373, 14.04.2000 Liquid additive for cement comprises tri-isopropanolamine and anti-forming agent]. Добавка содержит (масс.%): триизопропаноламин 15-70, трибутилфосфат 1-13, моноэтиленгликоль 1-70. Добавка может содержать пластификатор сульфонатного типа на основе полинафталинсульфоната.

Недостатком представленного аналога является то, что применение указанной добавки не позволяет существенно повысить производительность мельниц и получить высокие значения удельной поверхности, текучести, а также требуемую тонкость помола (проходную или остаток на сите), а получаемые размолотые материалы не позволяют получать бетон с высокими значениями ранней прочности на сжатие и в 28-суточном возрасте.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание интенсификатора помола, эффективного при помоле различных видов минералов и позволяющего повысить производительность мельниц и улучшить характеристики измельчаемых материалов при снижении энергозатрат.

Поставленная техническая задача решается в изобретении тем, что в интенсификаторе помола, на основе смеси этаноламинов и алкандиолов при следующем соотношении (масс.%): этаноламины - 30-60; алкандиолы - 40-70, в качестве алкандиолов используют смесь этиленгликоля, пропиленгликоля, бутиленгликоля, полиэтиленгликоля. В добавку дополнительно введен пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты.

Интенсификатор помола получают путем направленного синтеза и дальнейшего смешивания компонентов в виде водного раствора с массовой долей сухих веществ 30%-70% .

Указанный диапазон соотношения компонентов подобран экспериментально и является оптимальным.

Содержание в составе интенсификатора помола менее 30% этаноламинов не позволяет обеспечить требуемый характер помола, т.е высокую производительность мельниц, тонкость помола, текучесть, прочность бетона, полученного на основе помолотого цементного клинкера с применением предлагаемого интенсификатора. Содержание в составе интенсификатора помола более 60% алколаминов приводит к падению удельной поверхности и тонкости помола материалов.

Соответственно, содержание алкандиолов составляет 40-70%. При этом наиболее эффективно применение смеси алкандиолов. Состав смеси зависит от технико-технологических параметров мельницы. Наиболее эффективно применение смеси этиленгликоля, бутиленгликоля, пропиленгликоля и полиэтиленгликоля. Оптимальное сооношение этиленгликоля, пропиленгликоля, бутиленгликоля, являющихся моноэтиленгликолями, и полиэтиленгликоля составляет (5÷10) / 1. При этом соотношении полиэтиленгликоль полностью растворяется в указанных моногликолях. При этом получают цепочки различной длины, что положительным образом влияет на эффективность процесса помола различных видов минералов.

Введение пластификатора при помоле увеличивает скорость набора удельной поверхности цемента за счет эффекта Ребиндера, заключающегося в адсорбционном понижении прочности твердых тел.

Более подробно техническая сущность изобретения и достигаемые эффекты могут быть проиллюстрированы следующими примерами, которые не исчерпывают все возможные варианты интенсификатора помола, но помогают нагляднее продемонстрировать его свойства.

Интенсификатор помола цементного клинкера приготовлен путем смешивания компонентов в определенной последовательности в виде водного раствора.

Пример 1

Состав образца (масс. %): триэтаноламин - 30; этиленгликоль - 35;

бутиленгликоль -15, пропиленгликоль - 10, полиэтиленгликоль - 10, пластификатор сульфонатного типа - 10.(содержится сверх 100%).

Пример 2

Состав образца (масс.%): триэтаноламин - 40; этиленгликоль - 35;

бутиленгликоль -5, пропиленгликоль - 10, полиэтиленгликоль - 10.

Пример 3

Состав образца (масс.%): триэтаноламин - 60; этиленгликоль - 25;

бутиленгликоль -5, пропиленгликоль -5, полиэтиленгликоль - 5;

пластификатор сульфонатного типа - 10%( содержится сверх 100%).

Представленные результаты испытаний помола цементного клинкера и бетона, полученного при применении интенсификаторов помола, можно интерполировать на другие виды материалов, так как закономерности, полученные при помоле цементного клинкера, характерны и для остальных рассматриваемых материалов.

Эффективность действия интенсификаторов оценивали, сравнивая параметры работы мельницы и характеристики цементов и бетонов при использовании предлагаемого по изобретению интенсификатора и прототипа. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1
Наименование показателейЦемент без интенси-фикатораЦемент с интенсификатором
прототиппо изобретению
пример 1пример 2пример 3
Средняя производительность, т/ч41,1 4546,5 47,146,8
Средний расход эл. энергии, кВт/т цемента 39,63836,5 36,336,7
Удельная поверхность, см2/г 41554378 441845074479
Тонкость помола цемента, % (остаток на сите № 008)6,8 5,24,44,2 4,4
Текучесть цемента по ASTM, % (проход через сито 05) 476570 7170
Предел прочности при сжатии в возрасте, МПа, по ГОСТ 311082, суток 26,527 27,227,327,2
28 суток48,6 49,550,2 50,550,3

Интенсификатор готовили в виде 40-50% водных растворов. Дозировка интенсификатора 0,02%.

В ходе испытаний производительность работы мельницы фиксировалась по показаниям весовых дозаторов. Оценка влияния интенсификаторов проводилась по тонкости помола (остатку на сите № 008), удельной поверхности, прочности при сжатии в 2- и 28-суточном возрасте, определенным по ГОСТ 310.4-81. Также оценивалась текучесть цемента. Она оценивалась количественно по методике ASTM 1565-04. Суть методики заключается в просеивании навески цемента через сито № 05 на встряхивающем столике Хагерманна. Цемент обладает высокой текучестью, если при встряхивании сквозь сито проходит более 50% материала.

Остаток на сите № 008 находился в пределах 4,9-6,8 масс. %. Вначале в течение 4 ч мельница выводилась на стабильный режим работы с интенсификатором, далее фиксировались параметры работы мельницы и отбирались пробы для проведения физико-механических испытаний цементов.

Использование интенсификатора помола по изобретению по сравнению с прототипом позволяет на 3-5 % увеличить производительность промышленных мельниц при сохранении качества выпускаемого цемента. При этом энергозатраты сокращаются на 3,5-4,4%.

Оптимальная дозировка интенсификатора помола по изобретению колеблется в интервале 0,020-0,030 масс. % по сухому веществу. В этом интервале его значений наблюдается максимальное увеличение производительности мельницы и возрастание прочностных характеристик цемента.

Использование интенсификатора помола по изобретению по сравнению с прототипом позволяет получить цемент с большей текучестью. Так применение интенсификатора по изобретению (например, пример 2) позволяет повысить этот показатель на 4% по сравнению с применением интенсификатора-прототипа.

Результаты сопоставительных испытаний бетонов на основе цементов, полученных с применением предлагаемого в изобретении интенсификатора помола и с применением интенсификатора-прототипа, показали улучшение прочностных характеристик в случае цемента, полученного с применением интенсификтора помола по изобретению. Так в возрасте 28 суток бетоны на основе цемента, произведенного с применением интенсификаторов по изобретению, обладают прочностью на сжатие на 1,4-2% выше по сравнению с бетоном на основе цемента, произведенного с применением интенсификатора-прототипа. Наблюдается также незначительное увеличение ранней прочности бетона. В возрасте 2 суток прочность бетона на цементе, полученном с применением интенсификатором помола по изобретению, на 0,4-1% выше, чем при использовании добавки-прототипа.

Таким образом, предлагаемый интенсификатор помола эффективен при помоле различных видов материалов и позволяет повысить производительность мельниц и улучшить характеристики измельчаемых материалов при снижении энергозатрат.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Интенсификатор помола на основе смеси этаноламинов и алкандиолов, содержащий указанные компоненты при следующем соотношении (масс.%):этаноламины - 30-60, алкандиолы - 40-70,при этом в качестве алкандиолов используют этиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль, полиэтиленгликоль, отличающийся тем, что в качестве алкандиолов используют смесь указанных соединений.

2. Интенсификатор помола по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введен пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты.

www.freepatent.ru

Интенсификаторы помола - Справочник химика 21

    Поверхностно-активные пластифицирующие вещества можно вводить в смесители при изготовлении бетонных или растворных смесей или добавлять в мельницу при помоле цементного клинкера. В последнем случае добавки, как уже указывалось, служат их интенсификаторами помола. [c.170]

    Производительность трубных шаровых мельниц зависит от типа и конструкции мельницы, крупности исходного и конечного продукта, размолоспособности материалов, формы футеровки, степени заполнения мельницы дробящей средой (шарами и цилпебсом), крупности, формы и твердости мелющих тел, числа оборотов мельницы, эффективности работы классифицирующего устройства (при замкнутом цикле), установки междукамерных перегородок и конструкции решеток в них, состояния аспирационной (отсасывающей) системы и обеспыливающей установки, применения интенсификаторов помола и т. д. [c.159]

    Клинкер представляет собой спекшиеся очень твердые зерна. Поэтому для. измельчения клинкера требуются значительные затраты энергии. Чтобы облегчить помол клинкера, к нему добавляют интенсификаторы помола — уголь, сажу. Их содержание в цементе не должно превышать 1 % по весу. [c.8]

    В качестве интенсификаторов помола могут применяться, так называемые, понизители твердости , обычно являющиеся поверхностно-активными веществами. По теории П. А. Ребиндера при разрушении материалов возникает большая сеть микротрещин в более глубоких слоях, расположенных ниже зоны разрушения. При размоле материала в водной среде в микротрещинах образуются абсорбционные слон растворов понизителей твердости , оказывающие расклинивающее действие и облегчающее разрушение размалываемого материала. В качестве понизителей твердости используют с. с. б. > торфяную вытяжку и соду. Следует учитывать, что действие этих добавок проявляется индивидуально (на одни сырьевые материалы они действуют, а на другие нет). [c.230]

    Технология получения вяжущего основана на термообработке ТОС при 900-1100°С во вращающейся печи, сушке второго компонента (кварцевого песка), смешивании его и отхода в заданном соотношении, измельчении смеси до удельной поверхности 4000-5000 см /г с добавлением гипса, интенсификатора помола и воды для частичной гидратации оксида кальция. [c.235]

    О ю 1 Л н сл 1 5 сг 0 5 к № О К В о и 1 и 1 со Интенсификаторы помола, в том числе органические  [c.313]

    При размоле клинкера наблюдается прилипание порошка цемента к мелющим телам и к внутренней поверхности мельницы образуются своеобразные подушки, уменьшающие эффективность ударов шаров. При этом часть энергии, затрачиваемой на помол, переходит в тепловую, что вызывает повышение температуры размалываемого цемента производительность мельницы уменьшается. В случае введения в мельницу добавок-интенсификаторов помола подушек из налипшего цемента не образуется, вследствие чего полнее используется энергия падающих мелющих тел. [c.262]

    Бункеры для дробленой негашеной нзвестн и интенсификатора помола [c.355]

    Учитывая положительное влияние кремнийорганических полимерных материалов на основные характеристики цементов и растворов — повышение прочности, морозостойкости, снижение водо-потребности цемента [14, 36—39],— была предпринята попытка использовать кремнийорганические материалы в качестве интенсификаторов помола цементного клинкера и других силикатных материалов. [c.107]

    Таким образом, портландцемент ло своему составу представляет сложную тщательно перемешанную однородную смесь измельченного клинкера, гипса, гидравлических (активных минеральных) или инертных добавок и интенсификаторов помола. [c.8]

    Чтобы на мелющие тела и футеровку мельницы не налипала пыль, применяют интенсификаторы помола уголь, сажу. Сейчас для этой цели стали вспрыскивать распыленную воду в последнюю камеру мельницы в количестве 0,5—11,0% от веса цемента. Это позволяет значительно снизить температуру цемента до 70— 80 вместо 100—150° С. Воду подают автоматически при достижении цементом на выходе из мельниц температуры выше 100-4110° С. [c.279]

    Цементная промышленность непрерывно увеличивает выпуск новых видов специальных цементов, удельная поверхность которых достигает 4000 слг /г и более [25]. Тонкий помол сырья во многих сл чаях является условием получения готовых изделий с высокими эксплуатационными показателями. Однако повышение дисперсности размалываемого материала неизбежно влечет за собой снижение производительности помольного оборудования. В связи с этим ведутся njH KH путей интенсификации процесса тонкого измельчения. Одним из них является применение поверхностно-активных веществ (ПАВ) как интенсификаторов помола. [c.106]

    Давно уже было замечено, что если при помоле твердых материалов в мельницу вводить в небольших количествах такие добавки, как каменный уголь, канифоль, лигнин или поверхност но-активные вещества (ПАВ)—триэтаноламин, соапсток, мылонафт, контакт Петрова и др., то налипания размалываемого материала не происходит, он измельчается интенсивнее и производительность мельницы повышается. Эти интенсификаторы помола действуют по-разному на процесс измельчения. Такие, как каменный уголь, канифоль и лигнин, взятые в соответствующих количествах, устраняют налипание (при небольшом содержании получается малый эффект, а при избытке (0,3—0,5%), в некоторых случаях снижается качество цемента) иногда эти добавки слишком дороги. [c.184]

    Для интенсификации процесса помола в состав портландцемента можно вводить и другие добавки-интенсификаторы помола, как. например, антрацит, лигнин, в количестве не более 1 % от веса цемента. Необходимо отметить, что свойства портландцемента определяются главным образом составом клинкера, а не добавок, так как добавки могут лишь несколько видоизменить отдельные свойства портландцемента. Так, например, при добавке такого поверхностно-активного вещества к портландцементу, как сульфитноспиртовой барды (гидрофильной добавки), увеличивается пластичность бетонной смеси и улучшается морозостойкость цементного камня. [c.114]

chem21.info

Интенсификатор помола цемента и способ его применения

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.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству гидравлических цементов и технологии их измельчения.

Известен модификатор, интенсифицирующий помол портландцемента (патент US 5478391, опубл. 26.12.1995). В зависимости от условий помола модификатор может содержать в своем составе меламиновый суперпластификатор на основе сополимера бисульфита натрия с конденсатом формальдегида и меламина или нафталиновый суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом. В исходной смеси, подготавливаемой для помола, суперпластификаторы составляют 0,5-5,0% от веса портландцементного клинкера. По одному из вариантов помола (пример 2) процесс получения портландцемента включает стадии смешивания и помола в шаровой мельнице портландцементного клинкера с модификатором, состоящим из нафталинового суперпластификатора С-3, взятого в количестве 1,0% от веса портландцементного клинкера. В процессе помола происходит твердофазная химическая реакция взаимодействия на молекулярном уровне между частицами портландцементного клинкера и модификатора, в результате чего получают портландцемент с удельной поверхностью около 0,500 м2/г (по Блейну). Недостатками известного интенсифицирующего модификатора являются дороговизна суперпластификатора С-3, что увеличивает себестоимость конечной продукции, а входящие в его состав опасные в биологическом отношении химические вещества: фенол, формальдегид и производные нафталина - оказывают вредное влияние на окружающую среду и здоровье людей, при этом сам способ измельчения портландцемента в шаровой мельнице характеризуется высоким энергопотреблением и выходом большого процента цементных зерен округленной формы, что обусловливает пониженную активность получаемого цемента.

Также известен модификатор, интенсифицирующий помол портландцемента (патент UA 79891, опубл. 25.07.2007). В зависимости от условий помола модификатор может содержать в своем составе следующие компоненты, мас. ч.: кремнеземную составляющую в виде трепела или метасиликата натрия в перерасчете на SiO2 20-25, суперпластификатор С-3 0,1-20, Лигнопан в виде модифицированных электролитами лигносульфонатов с молекулярной массой 10-50 кДа 10-11, в качестве воздуховтягивающей добавки может содержать смолу нейтрализованную воздуховтягивающую СНВ или смолу древесную омыленную СДО 0,005-0.01, карбоксиметилцеллюлозу КМЦ 1-8. По одному из вариантов помола (см. табл. 1) компоненты модификатора смешивают в следующем соотношении, мас. ч.: трепел в перерасчете на SiO2 25, СНВ 0,008, суперпластификатор С-3 20, Лигнопан 10, КМЦ 6. Цемент получают совместным сухим помолом портландцементного клинкера и модификатора в мельнице, где содержимое добавки (см. табл. 2) составляет 0,5-2,5% от массы клинкера. Прочность выдержанных в течение 28 суток образцов цемента испытывают на сжатие. В зависимости от содержания модификатора в портландцементе, результаты испытания образцов варьировались от 41,4 МПа до 64,8 МПа. Недостатками известного интенсифицирующего модификатора являются наличие в его составе компонентов, обладающих свойствами, создающими проблемы их совместимости при смешивании, что снижает реакционную способность модификатора и требует его дополнительного расхода, например, введение в состав модификатора трепела или метасиликата натрия в сухом состоянии способствует снижению уровня их взаимодействия с другими компонентами, а добавляемый в смесь пластификатор Лигнопан характеризуются пониженными интенсифицирующими и связующими способностями в составе цементной смеси, при этом применение смолы нейтрализованной воздуховтягивающей СНВ или смолы древесной омыленной СДО способствует увеличению времени твердения цементной смеси, а использование карбоксиметилцеллюлозы КМЦ в составе модификатора создает проблемы в регулировании ее оптимального количества в смеси из-за нестабильности свойств и степени взаимодействия с портландцементным клинкером, что также отрицательно сказывается на физико-технических характеристиках получаемого портландцемента, ко всему прочему, высокое содержание в модификаторе суперпластификатора С-3 оказывает вредное влияние на окружающую среду и здоровье людей, так как в его состав входят опасные в биологическом отношении химические вещества: фенол, формальдегид и производные нафталина.

Наиболее близким по технической сущности является интенсификатор помола цемента (патент SU 1761709, опубл. 15.09.1992). Интенсификатор содержит в своем составе суперпластификатор С-3 в виде натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и кремнийорганическое соединение КОС нефункционального типа в виде полифенилсилоксановой смолы ПФС при следующем соотношении компонентов, мас. %: суперпластификатор С-3 80,0-83,3; полифенилсилоксановая смола ПФС 20,0-16,7. Помол цемента осуществляют в шаровой мельнице. Кроме цемента в мельницу загружают интенсификатор, содержащий, мас. %: суперпластификатор С-3 80, что составляет около 0,6% от массы цемента, и полифенилсилоксановую смолу ПФС 20, что составляет около 0,3% от массы цемента (см. пример 11 табл. 1). После 8 часов совместного помола удельная поверхность цемента составляет 0,675 м2/г, а после домолота с интенсифицирующей добавкой, содержащей суперпластификатор С-3 в количестве 1% от массы цемента и полифенилсилоксановую смолу ПФС в количестве 0,2% от массы цемента (см. табл. 2), удельная поверхность цемента понизилась до 0,512 м2/г, при этом гранулометрический состав цемента характеризуется следующими размерами частиц, %: 0-5 мкм 5, 5-10 мкм 6, 10-20 мкм 32, 20-40 мкм 38, 40-60 мкм 10, 60-100 мкм 9, более 100 мкм 0. Влияние интенсификатора на активность портландцемента М400 определялось испытанием на прочность образцов на сжатие через 3 и 6 месяцев после их изготовления (см. табл. 3), которая через 3 месяца составила 39,8 МПа, а после 6 месяцев понизилась до 38,3 МПа. Основными недостатками известного интенсификатора помола цемента являются сравнительно невысокий уровень воздействия, который оказывает полифенилсилоксановая смола ПФС, являющаяся кремнийорганическим соединением КОС нефункционального типа, на интенсификацию процесса помола портландцементного клинкера, дороговизна основного компонента суперпластификатора С-3, входящего в состав интенсификатора, что увеличивает себестоимость конечной продукции, к тому же, входящие в состав суперпластификатора С-3 опасные в биологическом отношении химические вещества: фенол, формальдегид и производные нафталина - оказывают вредное влияние на окружающую среду и здоровье людей, а сам способ измельчения портландцемента в шаровой мельнице характеризуется выходом большого процента цементных зерен галькообразной округленной формы, что, при прочих равных показателях, снижает прочность цементного камня, влияет на скорость его твердения и активность получаемого цемента.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении качества и эксплуатационных свойств цементных композитов, полученных с помощью модификаторов при одновременном снижении себестоимости их производства и вредного влияния на окружающую среду, в совершенствовании технологии размельчения цементов и использовании для этого новых видов модифицирующих интенсификаторов.

Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является повышение уровня воздействия, которое оказывают кремнийорганические соединения КОС нефункционального типа в составе интенсификатора помола на процесс размельчения цементного клинкера, в том числе снижение его сопротивляемости помолу, уменьшение агрегации частиц клинкера и их налипания на мелющие поверхности в процессе помола, возможность целенаправленного управления процессом структурообразования цемента и регулирования его физико-технических свойств, применение в составе интенсификатора помола кремнийорганических соединений, являющихся побочными продуктами химического производства, безвредных для здоровья людей и окружающей среды, а потому наиболее доступных и экономичных при производстве цемента, использование для помола цементного клинкера оборудования, характеризующегося выходом большого процента цементных зерен осколочной формы и сильно развитой конфигурацией, повышение в конечном итоге прочности изделий и строительных конструкций, изготовленных на основе модифицированного цементного композита.

Для достижения указанного технического результата предлагается интенсификатор помола цемента, содержащий в своем составе кремнийорганическое соединение в виде полифенилсилоксановой смолы ПФС. Новым является то, что он дополнительно содержит диметилсилоксановый каучук СКТН при следующем соотношении компонентов, мас. %: полифенилсилоксан ПФС 40-60, диметилсилоксановый каучук СКТН 60-40. Полифенилсилоксан ПФС является полимером циклолинейной структуры из группы полиорганилсесквиоксанов с химической формулой (RSiO1,5)n, а диметилсилоксановый каучук СКТН является полимером линейной структуры из группы полидиорганилсилоксанов с химической формулой [(Ch4)2SiO1,5]n. В зависимости от условий помола цементного клинкера, содержание интенсификатора в нем может составлять 0,1-0,5% от массы клинкера. Способ размельчения цементного клинкера с использованием указанного интенсификатора включает смешивание клинкера с интенсификатором в процессе размельчения, определение удельной поверхности полученного цемента и его гранулометрического состава. Новым является то, что в качестве интенсификатора помола используют полифенилсилоксан ПФС и диметилсилоксановый каучук СКТН при следующем соотношении компонентов, мас. %: полифенилсилоксан ПФС 40-60, диметилсилоксановый каучук СКТН 60-40, при этом совместный помол цементного кликера и интенсификатора выполняют в течение 5-20 минут методом механоактивации, при котором происходит разрушение кристаллической решетки и расщепление силоксановых связей кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора, в результате чего на их поверхности образуются ионы O2Si2- и O3Si3-, являющиеся активными центрами присоединения частиц цементного клинкера в твердофазной химической реакции, в которой при соотношении в интенсификаторе компонентов ПФС и СКТН=50:50 после 15 минут помола гранулометрический состав цементного порошка характеризуется частицами следующих фракций, %: 0-10 мкм - 5,36; 10-20 мкм - 8,38; 20-40 мкм - 10,85; 40-100 мкм - 21,77; 100-200 мкм -53,64; более 200 мкм - 0. Для получения цементных композиций различных модификаций интенсификатор помола можно смешивать с цементным клинкером в количестве от 0,1 до 0,5% от его массы. Реакционная способность метода механоактивации будет эффективней, если при соотношении в интенсификаторе компонентов ПФС и СКТН=50:50 после 15 минут помола с цементным клинкером в химической реакции провзаимодействует не менее 98,2% интенсификатора и будет получена удельная поверхность цементного порошка не менее 2,159 м2/г. При том же соотношении в интенсификаторе компонентов в процессе помола можно получать дисперсную смесь, в объеме которой частицы цементного клинкера будут равномерно распределяться без слипания между собой, а кремнийорганические соединения интенсификатора будут предельно однородно распределяться между частицами цементного клинкера, что будет способствовать повышению реакционной способности нефункциональных кремнийорганических соединений. Целесообразно, если в процессе помола будет происходить прирост активных зон на поверхности цементных частиц, предназначенных для химического взаимодействия с кремнийорганическими соединениями, что позволит регулировать физико-технические свойства цементных систем. В процессе помола на поверхности частиц цементного клинкера может формироваться мономолекулярный слой из кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора помола, что позволит получать максимальный эффект их интенсифицирующего воздействия. Предпочтительно, если у цементного порошка будут определять адсорбцию кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора, методом экстракции в хлороформе. В процессе помола может происходить прирост удельной поверхности цемента пропорционально времени помола, что позволит целенаправленно управлять процессами структурообразования. Желательно, если удельную поверхность цемента и его гранулометрический состав будут определять методом низкотемпературной адсорбции-десорбции азота и лазерной дифракции. На начальной стадии процесса помола в гранулометрическом составе цементного клинкера может происходить прирост количества мелких фракций 0-10, 10-20 и 20-40 мкм и снижение крупных фракций более 100 мкм, что обеспечит высокое качество портландцемента. Очевидно, что плавное изменение гранулометрического состава мелких фракций цемента может характеризовать его как неслипающийся порошок, что позволит предотвратить его слеживание и сохранить его подвижность при транспортировке и хранении на складе.

Предлагаемое техническое решение поясняется на примерах его конкретного осуществления.

Интенсификатор помола цемента содержит в своем составе кремнийорганические компоненты в виде полифенилсилоксана ПФС, являющегося полимером циклолинейной структуры из группы полиорганилсесквиоксанов с химической формулой (RSiO1,5)n, и диметилсилоксанового каучука СКТН, являющегося полимером линейной структуры из группы полидиорганилсилоксанов с химической формулой [(СН3)2SiO1,5]n. В приведенных примерах интенсификатор помола содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас. %: полифенилсилоксан ПФС 40-60, диметилсилоксановый каучук СКТН 60-40. Полифенилсилоксан ПФС и диметилсилоксановый каучук СКТН относятся к кремнийорганическим соединениям нефункционального типа и являются химически инертными по отношению к цементным системам. Для активизации реакционной способности нефункциональных кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора, используют метод механоактивации, при котором в процессе совместного помола с портландцементным клинкером повышают химическую активность кремнийорганических соединений. Помол осуществляют в вибрационной центробежной мельнице марки ВЦМ-30 производства ФГУП «Сибтекстильмаш Спецтехника Сервис» (Новосибирск), на выходе из помольных барабанов которой измельченные частицы цемента приобретают преимущественно осколочную форму. Основные эксплуатационные характеристики мельницы: режим работы - непрерывный или дискретный; потребляемая мощность, кВт - 15; количество помольных барабанов, шт. - 2; объем каждого барабана, л - 10; производительность, кг/ч - 1250; центробежное ускорение мелющих тел - меньше 30 q; размер частиц на выходе после помола, мкм - меньше 20. Помол цементного клинкера осуществляют в присутствии интенсификатора, где в первом примере интенсификатор содержит компоненты ПФС и СКТН в соотношении 40:60 (0,12%+0,18%=0,3% от массы клинкера), во втором примере содержит компоненты ПФС и СКТН в соотношении 50:50 (0,15%+0,15%=0,3% от массы клинкера), а в третьем примере содержит компоненты ПФС и СКТН в соотношении 60:40 (0,18%+0,12%=0,3% от массы клинкера). Во всех примерах совместный помол цементного клинкера и интенсификатора выполняют в вибрационной центробежной мельнице в течение 5-20 минут методом механоактивации, при котором происходит разрушение кристаллической решетки и расщепление силоксановых связей кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора, в результате чего на их поверхности образуются ионы O2Si2- и O3Si3-, являющиеся активными центрами присоединения частиц цементного клинкера в твердофазной химической реакции, при проведении которой образуются гетеросилоксановые структуры типа Si-O-Ме. Возрастающее интенсифицирующее воздействие на процессы помола при введении интенсификатора в цементный клинкер проявляется после 15 минут помола во всех примерах, а при введении интенсификатора в соотношении компонентов ПФС и СКТН 50:50 (0,15%+0,15%=0,3% от массы клинкера) достигается максимальный эффект, когда в химической реакции с цементным клинкером взаимодействует не менее 98,2% кремнийорганического интенсификатора. В результате данной реакции обеспечивается высокая удельная поверхность частиц цементного порошка и его оптимальный гранулометрический состав (см. таблицы 1 и 2). В процессе совместного помола клинкера и интенсификатора получают дисперсную смесь, в объеме которой частицы клинкера равномерно распределяются без слипания между собой, а кремнийорганические соединения интенсификатора предельно однородно распределяются между частицами клинкера. Одновременно происходит прирост активных зон на поверхности частиц клинкера, на которых формируется мономолекулярный слой из кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора помола. Концентрацию соединений в мономолекулярном слое определяют методом экстракции в хлороформе, где по разнице массы введенного и экстрагированного интенсификатора вычисляют количество химически провзаимодействовавшего и закрепившегося кремнийорганического интенсификатора на поверхности цементных частиц. При соотношении компонентов ПФС и СКТН 40:60 (0,12%+0,18%=0,3% от массы клинкера) и 60:40 (0,18%+0,12%=0,3% от массы клинкера) интенсифицирующее воздействие интенсификатора на процесс помола клинкера оказывается в меньшей степени, чем при соотношении компонентов ПФС и СКТН 50:50 (0,15%+0,15%=0,3% от массы клинкера). Это объясняется недостаточным количеством одного из компонентов интенсификатора, необходимого для прохождения химической реакции и формирования полноценного мономолекулярного слоя, в результате чего дальнейшее измельчение клинкера сопровождается обнажением новых поверхностей цементных частиц, но уже без достаточного количества закрепившихся на них кремнийорганических компонентов, что сопровождается агрегацией - тесным слипанием цементных частиц между собой. Степень реакционной способности интенсификатора, в зависимости от времени помола и процентного соотношения компонентов в интенсификаторе, отражена в таблице 1.

Как следует из таблицы 2, в процессе помола цементного клинкера с интенсификатором при соотношении его компонентов ПФС и СКТН=50:50 (0,15%+0,15%=0,3% от массы клинкера), пропорционально времени его проведения происходит прирост удельной поверхности цементного клинкера, которая после 15 минут помола составляет не менее 2,159 м2/г. Также в процессе помола происходит измельчение клинкера и прирост удельной поверхности его частиц с максимальной эффективностью, в результате чего в гранулометрическом составе цементного клинкера происходит прирост количества мелких фракций 0-10, 10-20 и 20-40 мкм и снижение крупных фракций более 100 мкм. Удельную поверхность полученного цементного порошка и его гранулометрический состав определяют методом низкотемпературной адсорбции-десорбции азота и лазерной дифракции, где его гранулометрический состав после 15 минут помола характеризуется преимущественно частицами осколочной формы следующих фракций, %: 0-10 мкм - 5,36; 10-20 мкм - 8,38; 20-40 мкм - 10,85; 40-100 мкм - 21,77; 100-200 мкм - 53,64; более 200 мкм - 0. Следует отметить, что на начальной стадии после 5 минут помола в гранулометрическом составе цементного клинкера происходит прирост количества мелких фракций 0-10, 10-20 и 20-40 мкм и снижение крупных фракций более 100 мкм. Плавное изменение гранулометрического состава мелких фракций в портландцементе характеризует его в качестве не слипающегося порошка, частицы которого обладают подвижностью. Из вышеизложенного следует, что основным критерием при использовании кремнийорганических соединений нефункционального типа в составе интенсификатора помола портландцемента является обязательное и точное определение их соотношения и времени предельной однородности распределения интенсификатора в объеме дисперсной массы с максимальным процентом химического взаимодействия с минеральными частицами портландцементного клинкера в процессе механоактивации. При выполнении данных условий обеспечивается возможность целенаправленно управлять процессами структурообразования модифицированных цементных систем и регулировать их физико-технические свойства.

Приведенный пример использован только для целей иллюстрации возможности осуществления изобретения и ни в коей мере не ограничивает объем правовой охраны, представленный в формуле изобретения, при этом специалист в данной области техники относительно просто способен реализовать и другие пути осуществления изобретения.

1. Интенсификатор помола цементного клинкера, содержащий в своем составе кремнийорганическое соединение в виде полифенилсилоксановой смолы ПФС, отличающийся тем, что дополнительно содержит диметилсилоксановый каучук СКТН при следующем соотношении компонентов, мас.%: полифенилсилоксан ПФС 40-60, диметилсилоксановый каучук СКТН 60-40.

2. Интенсификатор по п. 1, отличающийся тем, что полифенилсилоксан ПФС является полимером циклолинейной структуры из группы полиорганилсесквиоксанов.

3. Интенсификатор по п. 2, отличающийся тем, что химическая формула полифенилсилоксана ПФС (RSiO1,5)n.

4. Интенсификатор по п. 1, отличающийся тем, что диметилсилоксановый каучук СКТН является полимером линейной структуры из группы полидиорганилсилоксанов.

5. Интенсификатор по п. 4, отличающийся тем, что химическая формула диметилсилоксанового каучука СКТН [(Ch4)2SiO1,5]n.

6. Интенсификатор по п. 1, отличающийся тем, что его содержание в портландцементном клинкере составляет от 0,1 до 0,5% от массы клинкера.

7. Способ применения интенсификатора помола цементного клинкера, включающий смешивание клинкера с интенсификатором в процессе размельчения, определение удельной поверхности полученного цемента и его гранулометрического состава, отличающийся тем, что в качестве интенсификатора помола используют полифенилсилоксан ПФС и диметилсилоксановый каучук СКТН при следующем соотношении компонентов, мас.%: полифенилсилоксан ПФС 40-60, диметилсилоксановый каучук СКТН 60-40, при этом совместный помол цементного клинкера и интенсификатора выполняют в течение 5-20 минут методом механоактивации, при котором происходит разрушение кристаллической решетки и расщепление силоксановых связей кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора, в результате чего на их поверхности образуются ионы O2Si2- и O3Si3-, являющиеся активными центрами присоединения частиц цементного клинкера в твердофазной химической реакции, в которой при соотношении в интенсификаторе компонентов ПФС и СКТН=50:50 после 15 минут помола гранулометрический состав портландцементного порошка характеризуется частицами следующих фракций, %: 0-10 мкм - 5,36; 10-20 мкм - 8,38; 20-40 мкм - 10,85; 40-100 мкм - 21,77; 100-200 мкм - 53,64; более 200 мкм - 0.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что интенсификатор помола смешивают с цементным клинкером в количестве 0,1-0,5% от его массы.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при соотношении в интенсификаторе компонентов ПФС и СКТН=50:50 после 15 минут помола с цементным клинкером химически взаимодействует не менее 98,2% интенсификатора.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при соотношении в интенсификаторе компонентов ПФС и СКТН=50:50 после 15 минут помола получают удельную поверхность цемента не менее 2,159 м2/г.

11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при соотношении в интенсификаторе компонентов ПФС и СКТН=50:50 в процессе помола получают дисперсную смесь, в объеме которой частицы цементного клинкера равномерно распределяются без слипания между собой.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в процессе помола получают дисперсную смесь, в объеме которой кремнийорганические соединения интенсификатора предельно однородно распределяются между частицами цементного клинкера.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в процессе помола происходит прирост активных зон на поверхности цементных частиц, предназначенных для химического взаимодействия с кремнийорганическими соединениями.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что в процессе помола на поверхности частиц цементного клинкера формируется мономолекулярный слой из кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора помола.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что у цементного порошка определяют адсорбцию кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора, методом экстракции в хлороформе.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что в процессе помола происходит прирост удельной поверхности цемента пропорционально времени помола.

17. Способ по п. 7 или 16, отличающийся тем, что удельную поверхность цемента и его гранулометрический состав определяют методом низкотемпературной адсорбции-десорбции азота и лазерной дифракции.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что на начальной стадии процесса помола в гранулометрическом составе цементного клинкера происходит прирост количества мелких фракций 0-10, 10-20 и 20-40 мкм и снижение крупных фракций более 100 мкм.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что плавное изменение гранулометрического состава мелких фракций цемента характеризует его как не слипающийся порошок.

www.findpatent.ru

Интенсификатор помола

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. Интенсификатор помола на основе смеси алколаминов и алкандиолов при следующем соотношении, масс.%: алколамины - 30-60, алкандиолы - 40-70. При этом в качестве алкандиолов используют смесь этиленгликоля, пропиленгликоля, бутиленгликоля и полиэтиленгликоля. В него дополнительно введен пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты. Технический результат - использование интенсификатора помола позволяет повысить производительность мельниц и улучшить характеристики измельчаемых материалов при снижении энергозатрат. 1 з.п. ф-лы, 3 пр., 1 табл.

 

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.

Интенсификаторы помола применяются при помоле с целью снижения энергозатрат, повышения производительности мельницы при сохранении физико-механических характеристик измельчаемых материалов.

Результаты процесса помола зависят от многих факторов, таких как технико-технологические параметры и характеристики самой мельницы, аэродинамического, температурно-влажностного режима помола, физико-технологических свойств размалываемых материалов и добавок, применяемых при помоле. Помольные установки должны обеспечивать в первую очередь оптимальные и стабильные физико-механические характеристики измельчённых материалов с учетом энергетической эффективности процесса помола и расчетной производительности мельницы. Таким образом, увеличение производительности мельниц следует рассматривать одновременно с качеством получаемого продукта и энергетическими характеристиками работы помольного агрегата.

Действие интенсификаторов помола можно разделить на две составляющие: изменение параметров помола в мельнице и влияние на свойства готового продукта.

Существуют различные виды интенсифицирующих помол добавок:

триэтаноламин (ТЭА), мылонафт, соапсток, сульфит-спиртовая барда и др.

Наиболее эффективны амины и многоатомные спирты. Они оказывают влияние за счет снижения агломерации, а также предотвращают залечивание образовавшихся в процессе помола микротрещин. Добавляемое количество подобных интенсификаторов составляет всего 0,01- 0,1% от веса клинкера [Тейлор X. Химия цемента. Пер. с англ. - М.: Мир, 1996. -560 с.], однако последующее использование полученных размолотых материалов на стадии производства бетонов, огнеупоров приводит к снижению прочностных характеристик получаемых материалов.

Известна добавка -аналог [Заявка на изобретение № US 2006086291 Amine-containing cement processing additives] . В данном изобретении -аналоге композиция для помола цемента включает диамины, такие как тетрагидроксилэтилэтилен диамина или алколамина, такие как триэтаноламин или тризопропаноламин.

Недостатком аналога является то, что как интенсификатор помола он работает при высоких дозировках, не позволяет существенно повысить производительность мельниц и получить высокие значения прочностных характеристик размолотых материалов.

Наиболее близким аналогом является добавка [FR 2784373, 14.04.2000 Liquid additive for cement comprises tri-isopropanolamine and anti-forming agent]. Добавка содержит (масс.%): триизопропаноламин 15-70, трибутилфосфат 1-13, моноэтиленгликоль 1-70. Добавка может содержать пластификатор сульфонатного типа на основе полинафталинсульфоната.

Недостатком представленного аналога является то, что применение указанной добавки не позволяет существенно повысить производительность мельниц и получить высокие значения удельной поверхности, текучести, а также требуемую тонкость помола (проходную или остаток на сите), а получаемые размолотые материалы не позволяют получать бетон с высокими значениями ранней прочности на сжатие и в 28-суточном возрасте.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание интенсификатора помола, эффективного при помоле различных видов минералов и позволяющего повысить производительность мельниц и улучшить характеристики измельчаемых материалов при снижении энергозатрат.

Поставленная техническая задача решается в изобретении тем, что в интенсификаторе помола, на основе смеси этаноламинов и алкандиолов при следующем соотношении (масс.%): этаноламины - 30-60; алкандиолы - 40-70, в качестве алкандиолов используют смесь этиленгликоля, пропиленгликоля, бутиленгликоля, полиэтиленгликоля. В добавку дополнительно введен пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты.

Интенсификатор помола получают путем направленного синтеза и дальнейшего смешивания компонентов в виде водного раствора с массовой долей сухих веществ 30%-70% .

Указанный диапазон соотношения компонентов подобран экспериментально и является оптимальным.

Содержание в составе интенсификатора помола менее 30% этаноламинов не позволяет обеспечить требуемый характер помола, т.е высокую производительность мельниц, тонкость помола, текучесть, прочность бетона, полученного на основе помолотого цементного клинкера с применением предлагаемого интенсификатора. Содержание в составе интенсификатора помола более 60% алколаминов приводит к падению удельной поверхности и тонкости помола материалов.

Соответственно, содержание алкандиолов составляет 40-70%. При этом наиболее эффективно применение смеси алкандиолов. Состав смеси зависит от технико-технологических параметров мельницы. Наиболее эффективно применение смеси этиленгликоля, бутиленгликоля, пропиленгликоля и полиэтиленгликоля. Оптимальное сооношение этиленгликоля, пропиленгликоля, бутиленгликоля, являющихся моноэтиленгликолями, и полиэтиленгликоля составляет (5÷10) / 1. При этом соотношении полиэтиленгликоль полностью растворяется в указанных моногликолях. При этом получают цепочки различной длины, что положительным образом влияет на эффективность процесса помола различных видов минералов.

Введение пластификатора при помоле увеличивает скорость набора удельной поверхности цемента за счет эффекта Ребиндера, заключающегося в адсорбционном понижении прочности твердых тел.

Более подробно техническая сущность изобретения и достигаемые эффекты могут быть проиллюстрированы следующими примерами, которые не исчерпывают все возможные варианты интенсификатора помола, но помогают нагляднее продемонстрировать его свойства.

Интенсификатор помола цементного клинкера приготовлен путем смешивания компонентов в определенной последовательности в виде водного раствора.

Пример 1

Состав образца (масс. %): триэтаноламин - 30; этиленгликоль - 35;

бутиленгликоль -15, пропиленгликоль - 10, полиэтиленгликоль - 10, пластификатор сульфонатного типа - 10.(содержится сверх 100%).

Пример 2

Состав образца (масс.%): триэтаноламин - 40; этиленгликоль - 35;

бутиленгликоль -5, пропиленгликоль - 10, полиэтиленгликоль - 10.

Пример 3

Состав образца (масс.%): триэтаноламин - 60; этиленгликоль - 25;

бутиленгликоль -5, пропиленгликоль -5, полиэтиленгликоль - 5;

пластификатор сульфонатного типа - 10%( содержится сверх 100%).

Представленные результаты испытаний помола цементного клинкера и бетона, полученного при применении интенсификаторов помола, можно интерполировать на другие виды материалов, так как закономерности, полученные при помоле цементного клинкера, характерны и для остальных рассматриваемых материалов.

Эффективность действия интенсификаторов оценивали, сравнивая параметры работы мельницы и характеристики цементов и бетонов при использовании предлагаемого по изобретению интенсификатора и прототипа. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1
Наименование показателей Цемент без интенси-фикатора Цемент с интенсификатором
прототип по изобретению
пример 1 пример 2 пример 3
Средняя производительность, т/ч 41,1 45 46,5 47,1 46,8
Средний расход эл. энергии, кВт/т цемента 39,6 38 36,5 36,3 36,7
Удельная поверхность, см2/г 4155 4378 4418 4507 4479
Тонкость помола цемента, % (остаток на сите № 008) 6,8 5,2 4,4 4,2 4,4
Текучесть цемента по ASTM, % (проход через сито 05) 47 65 70 71 70
Предел прочности при сжатии в возрасте, МПа, по ГОСТ 311082, суток 26,5 27 27,2 27,3 27,2
28 суток 48,6 49,5 50,2 50,5 50,3

Интенсификатор готовили в виде 40-50% водных растворов. Дозировка интенсификатора 0,02%.

В ходе испытаний производительность работы мельницы фиксировалась по показаниям весовых дозаторов. Оценка влияния интенсификаторов проводилась по тонкости помола (остатку на сите № 008), удельной поверхности, прочности при сжатии в 2- и 28-суточном возрасте, определенным по ГОСТ 310.4-81. Также оценивалась текучесть цемента. Она оценивалась количественно по методике ASTM 1565-04. Суть методики заключается в просеивании навески цемента через сито №05 на встряхивающем столике Хагерманна. Цемент обладает высокой текучестью, если при встряхивании сквозь сито проходит более 50% материала.

Остаток на сите № 008 находился в пределах 4,9-6,8 масс. %. Вначале в течение 4 ч мельница выводилась на стабильный режим работы с интенсификатором, далее фиксировались параметры работы мельницы и отбирались пробы для проведения физико-механических испытаний цементов.

Использование интенсификатора помола по изобретению по сравнению с прототипом позволяет на 3-5 % увеличить производительность промышленных мельниц при сохранении качества выпускаемого цемента. При этом энергозатраты сокращаются на 3,5-4,4%.

Оптимальная дозировка интенсификатора помола по изобретению колеблется в интервале 0,020-0,030 масс. % по сухому веществу. В этом интервале его значений наблюдается максимальное увеличение производительности мельницы и возрастание прочностных характеристик цемента.

Использование интенсификатора помола по изобретению по сравнению с прототипом позволяет получить цемент с большей текучестью. Так применение интенсификатора по изобретению (например, пример 2) позволяет повысить этот показатель на 4% по сравнению с применением интенсификатора-прототипа.

Результаты сопоставительных испытаний бетонов на основе цементов, полученных с применением предлагаемого в изобретении интенсификатора помола и с применением интенсификатора-прототипа, показали улучшение прочностных характеристик в случае цемента, полученного с применением интенсификтора помола по изобретению. Так в возрасте 28 суток бетоны на основе цемента, произведенного с применением интенсификаторов по изобретению, обладают прочностью на сжатие на 1,4-2% выше по сравнению с бетоном на основе цемента, произведенного с применением интенсификатора-прототипа. Наблюдается также незначительное увеличение ранней прочности бетона. В возрасте 2 суток прочность бетона на цементе, полученном с применением интенсификатором помола по изобретению, на 0,4-1% выше, чем при использовании добавки-прототипа.

Таким образом, предлагаемый интенсификатор помола эффективен при помоле различных видов материалов и позволяет повысить производительность мельниц и улучшить характеристики измельчаемых материалов при снижении энергозатрат.

1. Интенсификатор помола на основе смеси этаноламинов и алкандиолов, содержащий указанные компоненты при следующем соотношении (масс.%):этаноламины - 30-60, алкандиолы - 40-70,при этом в качестве алкандиолов используют этиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль, полиэтиленгликоль, отличающийся тем, что в качестве алкандиолов используют смесь указанных соединений.

2. Интенсификатор помола по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введен пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты.

www.findpatent.ru


Смотрите также