Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента. Сульфатный цемент состав сырьевой смеси


Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для синтеза сульфатированного цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат - снижение энергоемкости, повышение прочности цемента. Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента, содержащая известняк, глинистый и сульфатный компоненты, в качестве сульфатного компонента содержит гидратный шлам, включающий, мас.% СаО 24,8-25,2, SiO2 0,38-0,43, Аl2О3 4,8-4,9, Fе2О3 8,7-8,9, SO3 33,5-34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: известняк 54,8-70,8, глинистый компонент 16,5-25,2, указанный гидратный шлам 4,0-28,7. 3 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области производства цемента и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известна сырьевая смесь для приготовления портландцемента, состоящая из известняка и глины (Тейлор, X. Химия цемента / Х.Тейлор. Пер с англ. - М.: Мир, 1996. - 560 с) [1]. Для ускорения клинкерообразования цементов на основе известной сырьевой смеси используют природный гипс, положительное влияние которого на процессы клинкерообразования сводится к взаимодействию сульфата кальция с имеющимися в сырьевой смеси примесями Na2O и KiO. При этом образуются легкоплавкие и летучие сульфаты щелочных элементов, способствующие образованию маловязкой жидкой фазы при более низких температурах и превращению сульфата кальция в эффективный плавень, способствующий ускоренному образованию клинкерных минералов. Недостатком введения природного гипса в портландцемент при его синтезе является стабилизация свободной извести и белита, являющаяся причиной торможения или даже отсутствия образования алита в продуктах обжига.

Известна сырьевая смесь для синтеза сульфосиликатного цемента, содержащая глину, известняк и фосфогипс (Атакузиев, Т.А. Сульфоминеральные цементы на основе фосфогипса / Т.А.Атакузиев, Ф.М.Мирзоев. - Т.: Из-во «ФАН», 1979. - 152 с.) [2]. Синтезируемый на основе известной сырьевой смеси цемент относится к малоэнергоемким, т.к. синтезируется при температуре до 1350°С. Данный цемент обладает повышенной сульфатостойкостью и скоростью твердения, но низкой прочностью, составляющей в среднем 20-30 МПа. Для повышения прочности получаемого цемента авторы использовали дорогие и дефицитные бокситы вместо глины, однако достичь существенного повышения прочности цемента им не удалось.

Известно применение низкоалюминатных сырьевых материалов для синтеза сульфосиликатного цемента (Сычева Л.И. Получение и свойства сульфатсодержащих цементов на основе низкоалюминатных сырьевых материалов / Л.И.Сычева, Д.В.Бакеев // Цемент и его применение, 2009. №6, с.117-120) [3]. Известная сырьевая смесь содержит известняк, фосфогипс, глину или золу уноса. За счет высокого содержания в клинкере цемента сульфат иона синтезируемый цемент является сульфатостойким и быстротвердеющим. Прочность цемента в 28 суточном возрасте при Sn=1 достигает 70 МПа. Используемая для приготовления данного цемента сырьевая смесь содержит в качестве сульфатирующего агента фосфогипс, который в своем составе содержит значительное количество фосфатов в растворимом состоянии. Фосфаты, попадая в клинкер цемента, являются причиной замедленного схватывания и набора прочности цемента. Кроме СаО и SO3 в составе фосфогипса не содержится в достаточном количестве иных, полезных для синтеза цемента, оксидов. Имеет значение и то, что не во всех регионах имеются запасы фосфогипса, достаточные для производства цемента в промышленных масштабах.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке сырьевой смеси для синтеза малоэнергоемкого, высокопрочного и сульфатостойкого цемента. Для решения поставленной задачи сырьевая смесь содержит известняк, глинистый и сульфатный компоненты, при этом в качестве сульфатного компонента смесь содержит гидратный шлам, включающий, мас. % СаО - 24,8…25,2, SiO2 - 0,38…0,43, Аl2О3 - 4,8…4,9, Fе2О3 8,7…8,9, SO3 - 33,5…34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Известняк - 54,8-70,8;

Глинистый компонент - 16,5-25,2;

Гидратный шлам - 4,0-28,7.

Сущность заявленного изобретения заключается в вовлечении в производство цемента сульфатсодержащих отходов промышленного производства, в составе которых помимо сульфата содержатся иные, полезные для производства цемента, оксиды, в частности оксиды алюминия и железа, и совсем не содержится фосфатов, которые могут отрицательно влиять на сроки схватывания и твердения цемента. Полезные для технологии цемента оксиды Аl2O3 и Fе2О3 учитываются при расчете сырьевой смеси и способствуют повышению прочности сульфатированных цементов на основе такой сырьевой смеси. Комплексное воздействие полезных оксидов и отсутствие фосфатов в сырьевой смеси позволяет получить цемент с высокими механическими свойствами и хорошей кинетикой твердения. При максимальном содержании в сырьевой смеси известняка и минимальном содержании гидратного шлама смесь шихтуется на получение в цементе минимального количества сульфатированных минералов, только сульфоалюмината кальция С4А3СS, при этом по содержанию сульфатов цемент удовлетворяет требованиям действующих нормативных документов, а модульные характеристики цемента составляют Кн=1. Сн=0. При минимальном содержании в сырьевой смеси известняка и максимальном содержании гидратного шлама смесь шихтуется на получение в цементе максимального количества сульфатированных минералов, а модульные характеристики цемента составляют Кн=1. Сн=1. При этом цемент по содержанию сульфатов не отвечает требованиям действующих нормативных документов, но является высокопрочным, быстротвердеющим и сульфатостойким.

ПРИМЕР.

Для приготовления сульфатированного цемента использовались компоненты, химический состав которых приведен в табл.1.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=1 на основе гидратного шлама имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 54,8;

Глина - 25,2;

Гидратный шлам - 28,7.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=1 на основе фосфогипса имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 59,2;

Глина - 20,1;

Фосфогипс - 20,7.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=0 на основе гидратного шлама имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 70,8;

Глина - 16,5;

Гидратный шлам - 4,0.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=0 на основе фосфогипса имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 71,4;

Глина - 25,6;

Фосфогипс - 3.

В качестве гидратного шлама использовались отходы (осадки) от реагентной очистки сточных вод. Сырьевые смеси для приготовления цементов гомогенизировались путем совместного помола, прессовались при усилии прессования 200 МПа и подвергались обжигу при температуре 1300°С. Полученный подобным образом клинкер измельчался до остатка на сите №008 не более 15% и у них определялись физико-механические свойства. Результаты определения физико-механических свойств цементов представлены в табл.2 и табл.3.

Результаты испытаний свидетельствуют, что цемент на основе гидратного шлама имеет меньшие сроки схватывания и ускоренный набор прочности, чем цемент на основе фосфогипса. Прочностные свойства цемента, синтезированного из сырьевой смеси с гидратным шламом выше, чем у цемента на основе фосфогипса, приблизительно на 10%.

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Таблица 1
Химический состав сырьевой смеси и клинкера, мас.%
Компонент СаО SiO2 Al2O3 Fе2О3 SO3 P2O5 Δmпрк Сумма
Известняк 56,35 0,041 0,064 0,038 0,01 0,014 42,8 99,4
Глина 1,21 50,7 20,9 12,8 1,4 0,17 12,5 99,68
Гидратный шлам 24,82 0,38 4,82 8,74 33,57 0 27,14 99,47
Фосфогипс 31,6 0,87 0,02 1,22 44,8 1,32 20,1 99,93
Клинкер на основе гидратного шлама 52,37 17,93 8,85 7,48 13,02 0,336 0 99,98
Клинкер на основе фосфогипса 52,99 19,66 7,65 4,91 14,29 0,488 0 99,98

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Таблица 2
Результаты испытаний портландцемента*
Тип клинкера Вещественный состав SO3, % S, м2/кг R008, % НГ, % Сроки схватывания, ч-м В/Ц РК
клинкер гипс нач. кон.
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=0 96,0 4,0 3,8 349 9,6 28,3 2-35 4-45 0,4 115
На основе фосфогипса с Кн=1, Сн=0 96,0 4,0 3,8 342 12,5 26,2 6-25 7-45 0,4 115
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=1 100 0 13,0 348 5,6 31,9 2-15 3-45 0,4 116
На основе фосфогипса с Кн-1, Cн=1 100 0 14,3 336 8,9 32,3 4,25 7-40 0,4 114

* S - удельная поверхность; R008 - остаток на сите №008; В/Ц - водоцементное соотношение; НГ - нормальная густота; РК - расплыв конуса

Таблица 3
Результаты испытаний цемента
Тип клинкера Предел прочности при сжатии, МПа, через, суток
2 7 14 28
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=0 21,8 31,1 42,5 48,2
На основе фосфогипса с Кн=1, Сн=0 19,4 27,8 38,5 43,3
На основе гидратного шлама 23,5 34,5 45,3 49,9
На основе фосфогипса 20,6 28,1 39,4 44,2

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента, содержащая известняк, глинистый и сульфатный компоненты, отличающаяся тем, что в качестве сульфатного компонента смесь содержит гидратный шлам, включающий, мас.%: СаО 24,8-25,2, SiO2 0,38-0,43, Аl2О3 4,8-4,9, Fе2О3 8,7-8,9, SO3 33,5-34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Известняк 54,8-70,8
Глинистый компонент 16,5-25,2
Гидратный шлам 4,0-28,7

www.findpatent.ru

сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента - патент РФ 2469968

www.freepatent.ru

Классы МПК:C04B7/42 активные ингредиенты, добавляемые перед или во время процесса обжига 
Автор(ы):Михеенков Михаил Аркадьевич (RU), Черный Максим Львович (RU), Машкин Антон Евгеньевич (RU), Пастухов Антон Михайлович (RU), Кириллов Евгений Владимирович (RU)
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "УралЭкоМет" (RU)
Приоритеты:

подача заявки:2011-06-08

публикация патента:20.12.2012

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для синтеза сульфатированного цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат - снижение энергоемкости, повышение прочности цемента. Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента, содержащая известняк, глинистый и сульфатный компоненты, в качестве сульфатного компонента содержит гидратный шлам, включающий, мас.% СаО 24,8-25,2, SiO 2 0,38-0,43, Аl2О3 4,8-4,9, Fе 2О3 8,7-8,9, SO3 33,5-34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: известняк 54,8-70,8, глинистый компонент 16,5-25,2, указанный гидратный шлам 4,0-28,7. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области производства цемента и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известна сырьевая смесь для приготовления портландцемента, состоящая из известняка и глины (Тейлор, X. Химия цемента / Х.Тейлор. Пер с англ. - М.: Мир, 1996. - 560 с) [1]. Для ускорения клинкерообразования цементов на основе известной сырьевой смеси используют природный гипс, положительное влияние которого на процессы клинкерообразования сводится к взаимодействию сульфата кальция с имеющимися в сырьевой смеси примесями Na2O и KiO. При этом образуются легкоплавкие и летучие сульфаты щелочных элементов, способствующие образованию маловязкой жидкой фазы при более низких температурах и превращению сульфата кальция в эффективный плавень, способствующий ускоренному образованию клинкерных минералов. Недостатком введения природного гипса в портландцемент при его синтезе является стабилизация свободной извести и белита, являющаяся причиной торможения или даже отсутствия образования алита в продуктах обжига.

Известна сырьевая смесь для синтеза сульфосиликатного цемента, содержащая глину, известняк и фосфогипс (Атакузиев, Т.А. Сульфоминеральные цементы на основе фосфогипса / Т.А.Атакузиев, Ф.М.Мирзоев. - Т.: Из-во «ФАН», 1979. - 152 с.) [2]. Синтезируемый на основе известной сырьевой смеси цемент относится к малоэнергоемким, т.к. синтезируется при температуре до 1350°С. Данный цемент обладает повышенной сульфатостойкостью и скоростью твердения, но низкой прочностью, составляющей в среднем 20-30 МПа. Для повышения прочности получаемого цемента авторы использовали дорогие и дефицитные бокситы вместо глины, однако достичь существенного повышения прочности цемента им не удалось.

Известно применение низкоалюминатных сырьевых материалов для синтеза сульфосиликатного цемента (Сычева Л.И. Получение и свойства сульфатсодержащих цементов на основе низкоалюминатных сырьевых материалов / Л.И.Сычева, Д.В.Бакеев // Цемент и его применение, 2009. № 6, с.117-120) [3]. Известная сырьевая смесь содержит известняк, фосфогипс, глину или золу уноса. За счет высокого содержания в клинкере цемента сульфат иона синтезируемый цемент является сульфатостойким и быстротвердеющим. Прочность цемента в 28 суточном возрасте при Sn=1 достигает 70 МПа. Используемая для приготовления данного цемента сырьевая смесь содержит в качестве сульфатирующего агента фосфогипс, который в своем составе содержит значительное количество фосфатов в растворимом состоянии. Фосфаты, попадая в клинкер цемента, являются причиной замедленного схватывания и набора прочности цемента. Кроме СаО и SO3 в составе фосфогипса не содержится в достаточном количестве иных, полезных для синтеза цемента, оксидов. Имеет значение и то, что не во всех регионах имеются запасы фосфогипса, достаточные для производства цемента в промышленных масштабах.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке сырьевой смеси для синтеза малоэнергоемкого, высокопрочного и сульфатостойкого цемента. Для решения поставленной задачи сырьевая смесь содержит известняк, глинистый и сульфатный компоненты, при этом в качестве сульфатного компонента смесь содержит гидратный шлам, включающий, мас. % СаО - 24,8 25,2, SiO2 - 0,38 0,43, Аl2О3 - 4,8 4,9, Fе2О3 8,7 8,9, SO3 - 33,5 34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Известняк - 54,8-70,8;

Глинистый компонент - 16,5-25,2;

Гидратный шлам - 4,0-28,7.

Сущность заявленного изобретения заключается в вовлечении в производство цемента сульфатсодержащих отходов промышленного производства, в составе которых помимо сульфата содержатся иные, полезные для производства цемента, оксиды, в частности оксиды алюминия и железа, и совсем не содержится фосфатов, которые могут отрицательно влиять на сроки схватывания и твердения цемента. Полезные для технологии цемента оксиды Аl2O3 и Fе2О 3 учитываются при расчете сырьевой смеси и способствуют повышению прочности сульфатированных цементов на основе такой сырьевой смеси. Комплексное воздействие полезных оксидов и отсутствие фосфатов в сырьевой смеси позволяет получить цемент с высокими механическими свойствами и хорошей кинетикой твердения. При максимальном содержании в сырьевой смеси известняка и минимальном содержании гидратного шлама смесь шихтуется на получение в цементе минимального количества сульфатированных минералов, только сульфоалюмината кальция С4А3СS, при этом по содержанию сульфатов цемент удовлетворяет требованиям действующих нормативных документов, а модульные характеристики цемента составляют Кн=1. Сн=0. При минимальном содержании в сырьевой смеси известняка и максимальном содержании гидратного шлама смесь шихтуется на получение в цементе максимального количества сульфатированных минералов, а модульные характеристики цемента составляют Кн=1. Сн=1. При этом цемент по содержанию сульфатов не отвечает требованиям действующих нормативных документов, но является высокопрочным, быстротвердеющим и сульфатостойким.

ПРИМЕР.

Для приготовления сульфатированного цемента использовались компоненты, химический состав которых приведен в табл.1.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=1 на основе гидратного шлама имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 54,8;

Глина - 25,2;

Гидратный шлам - 28,7.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=1 на основе фосфогипса имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 59,2;

Глина - 20,1;

Фосфогипс - 20,7.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=0 на основе гидратного шлама имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 70,8;

Глина - 16,5;

Гидратный шлам - 4,0.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=0 на основе фосфогипса имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 71,4;

Глина - 25,6;

Фосфогипс - 3.

В качестве гидратного шлама использовались отходы (осадки) от реагентной очистки сточных вод. Сырьевые смеси для приготовления цементов гомогенизировались путем совместного помола, прессовались при усилии прессования 200 МПа и подвергались обжигу при температуре 1300°С. Полученный подобным образом клинкер измельчался до остатка на сите № 008 не более 15% и у них определялись физико-механические свойства. Результаты определения физико-механических свойств цементов представлены в табл.2 и табл.3.

Результаты испытаний свидетельствуют, что цемент на основе гидратного шлама имеет меньшие сроки схватывания и ускоренный набор прочности, чем цемент на основе фосфогипса. Прочностные свойства цемента, синтезированного из сырьевой смеси с гидратным шламом выше, чем у цемента на основе фосфогипса, приблизительно на 10%.

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Таблица 1
Химический состав сырьевой смеси и клинкера, мас.%
Компонент СаОSiO2Al2O 3Fе2 О3SO 3P2 O5 mпрк Сумма
Известняк 56,35 0,0410,064 0,038 0,010,014 42,899,4
Глина 1,2150,7 20,912,8 1,40,17 12,599,68
Гидратный шлам 24,82 0,384,82 8,7433,57 027,14 99,47
Фосфогипс 31,6 0,870,02 1,2244,8 1,3220,1 99,93
Клинкер на основе гидратного шлама 52,3717,93 8,85 7,4813,02 0,3360 99,98
Клинкер на основе фосфогипса 52,9919,66 7,65 4,9114,29 0,4880 99,98

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Таблица 2
Результаты испытаний портландцемента*
Тип клинкера Вещественный состав SO3, % S, м2/кг R008, % НГ, % Сроки схватывания, ч-м В/Ц РК
клинкер гипс нач.кон.
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=0 96,04,0 3,8349 9,628,3 2-354-45 0,4115
На основе фосфогипса с Кн=1, Сн=096,0 4,0 3,8342 12,526,2 6-257-45 0,4115
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=1 1000 13,0348 5,631,9 2-153-45 0,4116
На основе фосфогипса с Кн-1, Cн=1100 0 14,3336 8,932,3 4,257-40 0,4114

* S - удельная поверхность; R008 - остаток на сите № 008; В/Ц - водоцементное соотношение; НГ - нормальная густота; РК - расплыв конуса

Таблица 3
Результаты испытаний цемента
Тип клинкера Предел прочности при сжатии, МПа, через, суток
27 1428
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=0 21,831,1 42,548,2
На основе фосфогипса с Кн=1, Сн=0 19,427,8 38,543,3
На основе гидратного шлама23,5 34,545,3 49,9
На основе фосфогипса 20,628,1 39,444,2

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента, содержащая известняк, глинистый и сульфатный компоненты, отличающаяся тем, что в качестве сульфатного компонента смесь содержит гидратный шлам, включающий, мас.%: СаО 24,8-25,2, SiO2 0,38-0,43, Аl2О3 4,8-4,9, Fе2О3 8,7-8,9, SO3 33,5-34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Известняк54,8-70,8
Глинистый компонент 16,5-25,2
Гидратный шлам 4,0-28,7
Официальная публикация патента РФ № 2469968 patent-2469968.pdf

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для синтеза сульфатированного цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат - снижение энергоемкости, повышение прочности цемента. Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента, содержащая известняк, глинистый и сульфатный компоненты, в качестве сульфатного компонента содержит гидратный шлам, включающий, мас.% СаО 24,8-25,2, SiO2 0,38-0,43, Аl2О3 4,8-4,9, Fе2О3 8,7-8,9, SO3 33,5-34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: известняк 54,8-70,8, глинистый компонент 16,5-25,2, указанный гидратный шлам 4,0-28,7. 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области производства цемента и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известна сырьевая смесь для приготовления портландцемента, состоящая из известняка и глины (Тейлор, X. Химия цемента / Х.Тейлор. Пер с англ. - М.: Мир, 1996. - 560 с) [1]. Для ускорения клинкерообразования цементов на основе известной сырьевой смеси используют природный гипс, положительное влияние которого на процессы клинкерообразования сводится к взаимодействию сульфата кальция с имеющимися в сырьевой смеси примесями Na2O и KiO. При этом образуются легкоплавкие и летучие сульфаты щелочных элементов, способствующие образованию маловязкой жидкой фазы при более низких температурах и превращению сульфата кальция в эффективный плавень, способствующий ускоренному образованию клинкерных минералов. Недостатком введения природного гипса в портландцемент при его синтезе является стабилизация свободной извести и белита, являющаяся причиной торможения или даже отсутствия образования алита в продуктах обжига.

Известна сырьевая смесь для синтеза сульфосиликатного цемента, содержащая глину, известняк и фосфогипс (Атакузиев, Т.А. Сульфоминеральные цементы на основе фосфогипса / Т.А.Атакузиев, Ф.М.Мирзоев. - Т.: Из-во «ФАН», 1979. - 152 с.) [2]. Синтезируемый на основе известной сырьевой смеси цемент относится к малоэнергоемким, т.к. синтезируется при температуре до 1350°С. Данный цемент обладает повышенной сульфатостойкостью и скоростью твердения, но низкой прочностью, составляющей в среднем 20-30 МПа. Для повышения прочности получаемого цемента авторы использовали дорогие и дефицитные бокситы вместо глины, однако достичь существенного повышения прочности цемента им не удалось.

Известно применение низкоалюминатных сырьевых материалов для синтеза сульфосиликатного цемента (Сычева Л.И. Получение и свойства сульфатсодержащих цементов на основе низкоалюминатных сырьевых материалов / Л.И.Сычева, Д.В.Бакеев // Цемент и его применение, 2009. №6, с.117-120) [3]. Известная сырьевая смесь содержит известняк, фосфогипс, глину или золу уноса. За счет высокого содержания в клинкере цемента сульфат иона синтезируемый цемент является сульфатостойким и быстротвердеющим. Прочность цемента в 28 суточном возрасте при Sn=1 достигает 70 МПа. Используемая для приготовления данного цемента сырьевая смесь содержит в качестве сульфатирующего агента фосфогипс, который в своем составе содержит значительное количество фосфатов в растворимом состоянии. Фосфаты, попадая в клинкер цемента, являются причиной замедленного схватывания и набора прочности цемента. Кроме СаО и SO3 в составе фосфогипса не содержится в достаточном количестве иных, полезных для синтеза цемента, оксидов. Имеет значение и то, что не во всех регионах имеются запасы фосфогипса, достаточные для производства цемента в промышленных масштабах.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке сырьевой смеси для синтеза малоэнергоемкого, высокопрочного и сульфатостойкого цемента. Для решения поставленной задачи сырьевая смесь содержит известняк, глинистый и сульфатный компоненты, при этом в качестве сульфатного компонента смесь содержит гидратный шлам, включающий, мас. % СаО - 24,8…25,2, SiO2 - 0,38…0,43, Аl2О3 - 4,8…4,9, Fе2О3 8,7…8,9, SO3 - 33,5…34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Известняк - 54,8-70,8;

Глинистый компонент - 16,5-25,2;

Гидратный шлам - 4,0-28,7.

Сущность заявленного изобретения заключается в вовлечении в производство цемента сульфатсодержащих отходов промышленного производства, в составе которых помимо сульфата содержатся иные, полезные для производства цемента, оксиды, в частности оксиды алюминия и железа, и совсем не содержится фосфатов, которые могут отрицательно влиять на сроки схватывания и твердения цемента. Полезные для технологии цемента оксиды Аl2O3 и Fе2О3 учитываются при расчете сырьевой смеси и способствуют повышению прочности сульфатированных цементов на основе такой сырьевой смеси. Комплексное воздействие полезных оксидов и отсутствие фосфатов в сырьевой смеси позволяет получить цемент с высокими механическими свойствами и хорошей кинетикой твердения. При максимальном содержании в сырьевой смеси известняка и минимальном содержании гидратного шлама смесь шихтуется на получение в цементе минимального количества сульфатированных минералов, только сульфоалюмината кальция С4А3СS, при этом по содержанию сульфатов цемент удовлетворяет требованиям действующих нормативных документов, а модульные характеристики цемента составляют Кн=1. Сн=0. При минимальном содержании в сырьевой смеси известняка и максимальном содержании гидратного шлама смесь шихтуется на получение в цементе максимального количества сульфатированных минералов, а модульные характеристики цемента составляют Кн=1. Сн=1. При этом цемент по содержанию сульфатов не отвечает требованиям действующих нормативных документов, но является высокопрочным, быстротвердеющим и сульфатостойким.

ПРИМЕР.

Для приготовления сульфатированного цемента использовались компоненты, химический состав которых приведен в табл.1.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=1 на основе гидратного шлама имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 54,8;

Глина - 25,2;

Гидратный шлам - 28,7.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=1 на основе фосфогипса имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 59,2;

Глина - 20,1;

Фосфогипс - 20,7.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=0 на основе гидратного шлама имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 70,8;

Глина - 16,5;

Гидратный шлам - 4,0.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=0 на основе фосфогипса имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 71,4;

Глина - 25,6;

Фосфогипс - 3.

В качестве гидратного шлама использовались отходы (осадки) от реагентной очистки сточных вод. Сырьевые смеси для приготовления цементов гомогенизировались путем совместного помола, прессовались при усилии прессования 200 МПа и подвергались обжигу при температуре 1300°С. Полученный подобным образом клинкер измельчался до остатка на сите №008 не более 15% и у них определялись физико-механические свойства. Результаты определения физико-механических свойств цементов представлены в табл.2 и табл.3.

Результаты испытаний свидетельствуют, что цемент на основе гидратного шлама имеет меньшие сроки схватывания и ускоренный набор прочности, чем цемент на основе фосфогипса. Прочностные свойства цемента, синтезированного из сырьевой смеси с гидратным шламом выше, чем у цемента на основе фосфогипса, приблизительно на 10%.

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Таблица 1
Химический состав сырьевой смеси и клинкера, мас.%
Компонент СаО SiO2 Al2O3 Fе2О3 SO3 P2O5 Δmпрк Сумма
Известняк 56,35 0,041 0,064 0,038 0,01 0,014 42,8 99,4
Глина 1,21 50,7 20,9 12,8 1,4 0,17 12,5 99,68
Гидратный шлам 24,82 0,38 4,82 8,74 33,57 0 27,14 99,47
Фосфогипс 31,6 0,87 0,02 1,22 44,8 1,32 20,1 99,93
Клинкер на основе гидратного шлама 52,37 17,93 8,85 7,48 13,02 0,336 0 99,98
Клинкер на основе фосфогипса 52,99 19,66 7,65 4,91 14,29 0,488 0 99,98

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Таблица 2
Результаты испытаний портландцемента*
Тип клинкера Вещественный состав SO3, % S, м2/кг R008, % НГ, % Сроки схватывания, ч-м В/Ц РК
клинкер гипс нач. кон.
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=0 96,0 4,0 3,8 349 9,6 28,3 2-35 4-45 0,4 115
На основе фосфогипса с Кн=1, Сн=0 96,0 4,0 3,8 342 12,5 26,2 6-25 7-45 0,4 115
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=1 100 0 13,0 348 5,6 31,9 2-15 3-45 0,4 116
На основе фосфогипса с Кн-1, Cн=1 100 0 14,3 336 8,9 32,3 4,25 7-40 0,4 114

* S - удельная поверхность; R008 - остаток на сите №008; В/Ц - водоцементное соотношение; НГ - нормальная густота; РК - расплыв конуса

Таблица 3
Результаты испытаний цемента
Тип клинкера Предел прочности при сжатии, МПа, через, суток
2 7 14 28
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=0 21,8 31,1 42,5 48,2
На основе фосфогипса с Кн=1, Сн=0 19,4 27,8 38,5 43,3
На основе гидратного шлама 23,5 34,5 45,3 49,9
На основе фосфогипса 20,6 28,1 39,4 44,2

bankpatentov.ru

Сырьевая смесь для получения сульфатостойкого

 

350763

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиз

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 05.1.1970 (№ 1391853/29-33) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 1 З.IX 1972. Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 22.1Х.1972

М. Кл. С 04b 7!02

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 666.942.35(088.8) Авторы изобретения И. А. Крыжановская, Э. Е. Киряева, В. И. Сатарин, Я. М. Сыркин, Г. В. Куколев, С. И. Черненко, А. Д. Туманов, П. Б. Кынатов, В. М. Степанов и Ю. М. Базанов

ВС1:СО1ОЗНА Я

Г ттГНМ

Заявитель

ЯФ ЬЯИО т сКА

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТОСТОЙКОГО

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Прочность при изгибе, кг)слтз

Содержание, 00

РзОв после 6 месяцев

КСв после 28 суток

5 4 N2SQ4 h30

0,14

0,43

0,61

0,80

66,0

66,9

62,4

69,2

62,4

61,4

62,8

81,6

0,83

0,90

0,93

1,15

75,2

79,0

68,7

70,6

Извсстны сырьевые смеси для получения сульфатостойких портландцементов, включающие известковый, глинистый и железистый компоненты.

Однако минералогический состав известных смесей характеризуется максимально допустимых ГОСТом количеств СзЗ, СзА и С. A1, что снижает стойкость цемента в агрессивных водах.

Цель изобретения — повысить химическую стойкость цементов по отношению к солям морских и почвенных вод.

Достигается это тем, что смесь содержит указанные компоненты в следующем соотношении, вес. %: известковый компонент 45 — 95 глинистый компонент 3 — 25 железистый компонент 0,5 — 4 и, кроме того, оно содержит фосфорфторсодержащий материал, например, шлаки электротермического производства фосфора, в количестве от 1,5 до 25% в расчете на содержание в клинкере 0,3 — 0,8% пятиокиси фосфора и от 0,2 до 1,5% фтора.

Введение пятиокиси фосфора Р20.- приводит к изменению содержания в клинкере минералов, наиболее активно реагирующих с агрессивными водами, — влита и трехкальциевого алюмината.

P 0„; также тормозит гидратацию клинкерных минералов в ранние сроки твердения и снижает содержание выделяющегося при гидратации Са (ОН) q, что замедляет процесс взаимодействия цемента с агрессивной средой.

Применение предлагаемого портландцемента повышает коэффициент стойкости бетона в агрессивных средах, увеличивает срок служ10 бы бетона и уменьшает ремонтные работы.

Результаты испытания лабораторных сульфатостош;их цементов, изготовленных на базс сырья Чимкенгского цементного завода и фосфошлаков Чимкентского завода фосфорных солей, по общепринятой методике

В. В. Кинда приведены в таблице.

Увеличение содержания РвОв выше 0,3% заметно снижает содержание алита, промежуточного вещества и трехкальциевого алюми350763

Составитель О. Моторова

Текрсд 3. Тараненко

Редактор С. Ежкова

Корректоры: Е. Давыдкина и М. Коробова

Заказ 303i/IO Изд. № 1256 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совсте Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушскал наб., д. 4, 5

Типографии, и р. Сапунова, 2 ната в клинкере. Это существенно повышает коэффициент стойкости цементов. Увеличение содержания P Og в клинкере выше 0,8% ведет к дальнейшему снижению содержания алита, но приводит к уменьшению прочностных показателей цемента, Эффект снижения реакционноспособности цемента с агрессивными средами при введении Р20з позволяет использовать сырье с повышенным содержанием А1 0з, т. е. расширить сырьевую базу для производства сульфатостойкого портландцемента.

Предмет изобретения

Сырьевая смесь для получения сульфатостойкого портландцемента, включающая известковый, глинистый и железистый компоненты, отличающаяся тем, что, с целью повышения химической стойкости цемента по отношению к солям морских и почвенных вод, 5 она содержит указанные компоненты в следующем соотношении, вес. /о. известковый компонент 45 — 95 глинистый компонент 3 — 25 железистый компонент 0,5 — 4

10 и, кроме того, она содержит фосфорфторсодержащий материал, например, шлаки электротермического производства фосфора, в количестве от 1,5 до 25% в расчете на содержание в клинкере 0,3 — 0,8 /о пятиокиси фос15 фора и от 0,2 до 1,5/о фтора.

  

www.findpatent.ru

Сырьевая смесь для производства цемента

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве цемента. Сырьевая смесь для производства цемента содержит глинистый компонент, пиритные огарки, шлам нейтрализации сточных вод производства фосфорной кислоты, карбонат магния, фосфогипс, пыль электрофильтров вращающихся печей цементной промышленности, известняк и дополнительно сульфитно-спиртовою барду и шлам нейтрализации сточных вод производства серной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинистый компонент 20,0-30,0, пиритные огарки 1,0-2,0, шлам нейтрализации сточных вод производства фосфорной кислоты 3,0-4,0, карбонат магния 3,0-4,0, фосфогипс 1,0-2,0, пыль электрофильтров вращающихся печей цементной промышленности 5,0-10,0, сульфитно-спиртовая барда 0,1-0,2, шлам нейтрализации сточных вод производства серной кислоты 4,0-5,0, известняк - остальное. Технический результат - повышение прочности цемента. 1 табл.

 

Изобретение относится к составам сырьевых смесей, используемых в производстве цемента.

Известны сырьевые смеси, включающие глинистый компонент и известняк [1].

Известна сырьевая смесь, содержащая, мас.%: глинистый компонент 10,0-80,0; пиритные огарки 0,5-3,0; шлам нейтрализации сточных вод производства фосфорной кислоты 0,5-4,0; карбонат магния 0,5-5,0; фосфогипс 0,3-3,0; пыль электрофильтров вращающихся печей цементной промышленности 1,0-10,0; известняк - остальное [2].

Цель изобретения - повышение прочности цемента.

Цель достигается тем, что в состав сырьевой смеси дополнительно вводят сульфитно-спиртовую барду и шлам нейтрализации сточных вод производства серной кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинистый компонент 20,0-30,0; пиритные огарки 1,0-2,0; шлам нейтрализации сточных вод производства фосфорной кислоты 3,0-4,0; карбонат магния 3,0-4,0; фосфогипс 1,0-2,0; пыль электрофильтров вращающихся печей цементной промышленности 5,0-10,0; сульфитно-спиртовая барда 0,1-0,2; шлам нейтрализации сточных вод производства - серной кислоты 4,0-5,0; известняк - остальное.

В таблице приведены составы сырьевой смеси и прочность цемента.

Таблица
КомпонентыСостав, мас.%:
123
Глинистой компонент (бентонит)20,025,030,0
пиритные огарки2,01,51,0
шлам нейтрализации сточных вод производства фосфорной кислоты3,03,54,0
карбонат магния4,03,53,0
фосфогипс1,01,52,0
пыль электрофильтров вращающихся печей цементной промышленности10,07,05,0
сульфитно-спиртовая барда0,10,150,2
шлам нейтрализации сточных вод производства серной кислоты5,04,54,0
известнякостальноеостальноеостальное
Прочность цемента через 28 сут
/образцы/ - ГОСТ 310.4-81/, МПа(54,9)(53,35)(50,8)
- на сжатие˜110˜110˜100
- на изгиб˜45˜15˜12

В качестве глинистого компонента может быть использован бентонит, каолин и т.п. Шлам нейтрализации сточных вод производства фосфорной кислоты на 80-98% состоит из двуводного сульфата кальция, остальное - примеси фосфатов, фторидов, кремнезема. Шлам нейтрализации сточных вод производства серной кислоты имеет состав, мас.%: сера 71-73, известь 0,5-0,7, опока 15-17, шпаты 1-3, каолин остальное.

Источники информации

1. Афанасьев А.А. Бетонные работы. - М.: Высш.шк., 1991 - С.10.

2. Авторское свидетельство СССР №1165659, С04В 7/38, 1985.

Сырьевая смесь для производства цемента, содержащая глинистый компонент, пиритные огарки, шлам нейтрализации сточных вод производства фосфорной кислоты, карбонат магния, фосфогипс, пыль электрофильтров вращающихся печей цементной промышленности, известняк, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сульфитно-спиртовою барду и шлам нейтрализации сточных вод производства серной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:

глинистый компонент20,0-30,0
пиритные огарки1,0-2,0
шлам нейтрализации сточных вод
производства фосфорной кислоты3,0-4,0
карбонат магния3,0-4,0
фосфогипс1,0-2,0
пыль электрофильтров вращающихся печей
цементной промышленности5,0-10,0
сульфитно-спиртовая барда0,1-0,2
шлам нейтрализации сточных вод
производства серной кислоты4,0-5,0
известнякостальное

www.findpatent.ru

Сырьевая смесь для изготовления клинкера сульфатостойкого портландцемента

Похожие патенты:

Изобретение относится к составу безусадочного цемента и может найти применение при изготовлении и ремонте бетонных сооружений, работающих в условиях постоянного контакта с агрессивной средой, например, плавучих доков

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к цементным композициям, используемым для закрепления анкеров в породе

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к получению гидрофобных цементов

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в цементной промышленности и стройиндустрии

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве водоудерживающей добавки к вяжущему

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве пластифицирующей добавки к вяжущему

Изобретение относится к составу вяжущего и может быть использовано при производстве растворов и бетонов аналогично портландцементу

Изобретение относится к цементному клинкеру и цементу, содержащему цементный клинкер, и более конкретно к усовершенствованию в цементе для использования в бетоне высокой прочности и высокой подвижности, монолитном бетоне, бетоне с компенсацией усадки или бетоне высокой сопротивляемости, которые используются в области гражданского строительства и архитектуры или как строительный материал для способа постепенного наращивания пусковых площадок или для образования мокрого цементного шлама

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам сырьевых смесей, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве для изготовления монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций

Изобретение относится к составу сульфатостойкого портландцемента и может найти применение в промышленности строительных материалов и в строительстве

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве водоудерживающей добавки к вяжущему (портландцементу, известковому или портландцементно-известковому), одновременно повышающей прочность при изгибе бетонов и растворов

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано в качестве пластифицирующей добавки к вяжущим – портландцементу, известковому и портландцементно-известковому

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к экологически безопасному портландцементу с ограниченным с ограниченным содержанием водорастворимого хрома (Cr6+ )

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при строительстве из бетонов массивных гидротехнических сооружений на морском шельфе

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано аналогично портландцементу при производстве растворов и бетонов в условиях твердения при пониженных и отрицательных температурах

Изобретение относится к составам вяжущих, используемых в производстве бетонных и железобетонных изделий

Изобретение относится к технологии вяжущих материалов и может быть использовано при производстве самоуплотняющихся, высокопрочных и высококачественных бетонов

Изобретение относится к строительной индустрии, а именно к производству вяжущих

Изобретение относится к способу переработки вторичных фторсодержащих материалов электролитического производства алюминия и может быть использовано в цементной промышленности

www.findpatent.ru

Дополнительные компоненты цементной смеси

Здесь приведены материалы цементной сырьевой смеси, содержание которых в цементе ограничивается нормами или опытными данными.

Оксид магния.

Оксид магния. Оксид магния в количестве около 2% по массе находится в связанном состоянии в основных клинкерных фазах и, кроме того, содержится в клинкере в виде свободного MgO (периклаз). Перпклаз с водой образует Mg(ОН)2: Mg0+h3O=Mg(0H)2, однако эта реакция протекает очень медленно, когда остальные реакции твердения уже завершены. Поскольку Mg(OH)2 занимает больший объем, чем MgO, то возникает опасность разрушения цементного камня и появления усадочных трещин (магниевая усадка).

В основном MgO содержится в известняке в виде доломита (CaC03•MgC03). Иногда большое количество MgO содержится также в доменных шлаках. При использовании таких шлаков вместо глины в составе цементной сырьевой смеси необходимо следить за тем, чтобы содержание MgO в клинкере оставалось в допустимых пределах (см. пример 2.5 и табл. 2.5)

Щелочи.

Щелочи. Щелочи вносятся с обрабатываемым сырьем — глиной и мергелями, где K2O и NaO содержатся в мелко­зернистом полевом шпате, включениях слюды и глинистом минерале иллите; небольшая часть щелочей образуется из угольной золы при сжигании твердого топлива. В Средней Европе в составе глин содержится значительно больше K2O, чем NaO, а в других районах мира, например в США, в глинах содержится большее количество K2O.

При обжиге цемента во вращающихся печах часть щелочей улетучивается в зоне спекания и возникает возможность щелочкой циркуляции.

Некоторые заполнители для бетона, применяющиеся, например, в ряде районов США и Европы, содержат компоненты, чувствительные к щелочам, например опал (водосодержащий кремнезем), которые вступают в реакцию со щелочами цемента, что при определенных неблагоприятных условиях может привести к неравномерному изменению объема (щелочному вспучиванию).

На основе опытных данных для предотвращения щелочного вспучивания в рассматриваемом случае рекомендуют применять цемент с низким содержанием щелочей, при котором общее количество щелочей в пересчете на Na2O(Na2O+0,659K2O, % по массе) не превышает 0,6% по массе. С учетом практики в ряде стран введено ограничение содержания щелочей, равное 0,6% по массе в пересчете на Na20, однако это ограничение распространяется только на портландцемент.

Было установлено, что для шлакопортландцементов можно увеличить предельное содержание щелочей, и поэтому для цементов с низкой эффективной щелочностью (цемент NA) при количестве шлака до 50% допускается предельное содержание щелочей, равное 0,9%, а при количестве шлака до 65%—2,0% по массе.

В тех случаях, когда требуется цемент NA, а щелочность клинкера, полученного из имеющегося в наличии сырья, превышает допустимые пределы, необходимо удалить часть летучих щелочей путем частичного отвода (байпаса) печных газов перед их поступлением в теплообменник.

Сера.

Сера. Сера встречается в основном в виде сернистых соединений (пирит и марказит FeS2) почти во всех типах цементной сырьевой смеси. При обследовании более 90 месторождений известняка в Германии установлено, что максимальное содержание серы (сульфатные и сульфидные соединения) равно 0,16%, а при обследовании 67 месторождений глины оно составляет в среднем 0,22%. Сернистость топлива меняется в значительных пределах — от нуля для природного газа до 3,5% для тяжелого мазута. Уголь Рурского бассейна в среднем содержит 1,1% серы. При обследовании 21 цементной печи с предварительным подогревом сырья установлено, что с сырьевой смесью вносится от 0,5 до 11 г S03 на 1 кг клинкера, а с топливом — при использовании жидкого топлива с очень высоким содержанием серы максимум 6 г S03 на 1 кг клинкера.

При горении и газообразовании в зоне спекания печи сера, содержащаяся в топливе и сырьевой смеси, превращается в газообразный продукт SO2, который, вступая во взаимодействие с летучими щелочами печных газов и кислородом, образует парообразный сульфат щелочного металла, конденсирующийся на обжигаемом материале в более холодных зонах печи и подогревателе. Весь сульфат щелочного металла, за исключением небольшой части, остающейся в летучей пыли, возвращается с обжигаемым материалом в зону спекания и вследствие летучести серы разносится по клинкеру.

Если количество S02 недостаточно для связывания всей щелочи, то возникает циркуляция летучих карбонатов или хлоридов щелочных металлов. Углекислые соли щелочных металлов, не вошедшие в клинкерные фазы, могут снова испариться в зоне спекания.

При избытке S02 еще в подогревателе начинается его соединение с СаС03 и образование CaSO4, который возвращается в зону спекания. В зоне спекания снова происходит разложение CaSO4, что приводит к росту содержания S02 в циркулирующих печных газах. Однако часть неразложившегося CaSO4 попадает в клинкер.

Наличие в сырьевой смеси избыточного количества щелочей по сравнению с количеством, нейтрализуемым при взаимодействии с серой, имеет преимущество, связанное с возможностью применения топлива с высоким содержанием серы без выпуска из печи в атмосферу отработанных газов с заметным содержанием SO2. Сульфат щелочного металла, связанный в клинкере, оказывает благоприятное влияние на начальную прочность цемента.

В противоположность этому повышенное содержание серы может привести к возрастанию количества SO2 в отходящих газах, к засорению подогревателей сырьевой смеси и образованию колец привара во вращающихся печах.

Цемент требует добавления минимального количества сульфата кальция — чаще всего в форме молотого гипса — для регулирования сроков схватывания; с другой стороны, максимально допустимое суммарное содержание SO3, которое должно предотвратить сульфатное вспучивание цемента, регламентировано соответствующими нормами и составляет от 2,5 до 4%. В определенных условиях при минимальных нормативных значениях S03 отсутствует возможность глубокой сульфатизации щелочей.

Книга Вальтера Дуды «Цемент».

stroyremkom.ru


Смотрите также