Способ получения цемента

 

Изобретение относится к технологии производства вяжущих материалов, преимущественно к способам получения высокопрочного цемента. Целью изобретения является снижение водопотребности, повышение прочностных показателей цемента и коррозионной стойкости его к сульфатной и карбонатной агрессии. В предлагаемом способе получения цемента микрокремнеземсодержащую добавку предварительно смешивают с оксидом кальция, затем полученную смесь гомогенизируют с 35-50%-ным водным раствором лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов при следующем соотношении компонентов, мас.% по сухому веществу: микрокремнеземсодержащая добавка 50-98, оксид кальция 0,5-36, 35-50%-ный водный раствор лигносульфонатов или химически обработанных аналогов 1,5-26, и перемешивают до приобретения ею сыпучести, а полученный продукт, взятый в количестве 9-12% от массы цемента в пересчете на сухое вещество, измельчают совместно с шихтой, состоящей из портландцементного клинкера и сульфата кальция. Водопотребность составляет 0,31-0,33

прочность цемента при сжатии 575-601 кг/см<SP POS="POST">2</SP>

коэффициент сульфатостойкости в 6 мес. при сжатии 1,04-1,12. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1,(ццg С 04 " 7/36

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

50-98

0,5-36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4627538/23-33 (22) 09. 12.88 (46) 23.11.90. Бюл. У- 43 (71) Государственный всесоюзный научноисследовательский институт цементной промьппленности (72) Г.М.Тарнаруцкий, И.Е.Ковалева, Т.В.Букреева, И.Б.Лолбилова, N.Н.Голышева, Б.Э.10дович, Н.Е.Соболев, А.Н.Букреев, С.К.Паус и А.И.Панасенко (53) 666.94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1063794, кл. С 04 В 7/54, 1983. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТА (57) Изобретение относится к технологии производства вяжущих материалов, преимущественно к способам получения высокопрочного цемента. Целью изобретения является снижение водопотребности, повышение прочностных показателей цемента и коррозионной стойкости

его к сульфатной и карбонатной arpecсии. В предлагаемом способе получения

Изобретение относится к технологии производства вяжущих материалов, преимущественно к способам получения высокопрочного цемента.

Цель изобретения — снижение водопотребности, повышение прочностных показателей цемента и коррозионной стойкости его к сульфатной и карбонатной агрессии.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед измельчением клинкера, сульфата кальция, микрокремнеземсодержа2 цемента микрокремнеземсодержащую добавку предварительно смешивают с оксидом кальция, затем полученную смесь гомогенизируют с 35-50%-ным водным раствором лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов при следующем соотношении компонентов, мас.%: по сухому веществу: микрокремнеземсодержащая добавка 50-98; оксид кальция 0,5-36; 35-50%-ный водный раствор лигносульфонатов или химически обработанных аналогов 1,5-26, и перемешивают до приобретения ею сыпучести, а полученный продукт, взятый в количестве 9-12% от массы цемента в пересчете на сухое вещество, измельчают совместно с шихтой, состоящей из Ж портландцементного клинкера и сульфата кальция. Водопотребность состав- М Ф ляет 0,31-0,33, прочность цемента при сжатии 575-601 кг/см, козффициент сульфатостойкости в 6 месяцев при сжатии 1,04-1, 12. 2 табл. щей добавки и технических лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов микрокремнеземистую добавку смешивают с оксидом кальция, затем полученную смесь гомогенизиру1

1от с 35-50%-ным водным раствором технических лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов при соотношении ингредиентов по сухому веществу, мас.%:

Микрокремнеземсодержащая добавка

Оксид кальция

1608154 ных гелевидных гидросиликатов, заполняющих поры и уплотняющих цементный камень.

Для снижения водопотребности цемента применяются водопонижающие органические добавки,в том числе пласти- г фикаторы типа лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов, вводимые при его помоле. Однако при совместном помоле микрокремнеземистой и органической добавок с шихтой, состоящей из клинкера и сульфата кальция, тонкодисперсная микрокремнеэемистая добавка (S (10-20) ° 10 см /r) ад- 45 сорбирует на себе значительную часть лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов, снижая их эффективность как пластификатора. Кроме того, при затворении цемента водой 50 большое количество пластификатора, . физически адсорбированного на кремне" земистой добавке, переходит в жидкую фазу гидратированного цемента, замедляя процессы его Гидратации и твердения.

Для предотвращения этих негативных явлений микрокремнеземистую добавку перед измельчением смешивают

50%-ный водный раствор лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов 1,5-26 и перемешивают до получения сыпучей массы, а полученный продукт, взятый в количестве 9-12 мас.% от массы цемента в пересчете на сухое вещество, измельчают совместно с шихтой, состоящей из клинкера и сульфата кальция.

Сущность способа заключается в следующем. Оптимальное содержание микрокремнеземистой добавки в цементе, при котором обеспечивается максимальное повышение его прочностных показателей и высокая коррозионная стойкость к сульфатной и карбонатной агрессии, составляет 5-10% от массы цемента ° Однако введение микрокремнеземистой добавки в цемент в количестве более 5 мас.% приводит к значительному повышению его водопотребности, что не позволяет достигнуть достаточно высокого положительного эффекта, обусловленного взаимодействием активного кремнезема с гидроксидом кальция и формированием дополнительного количества низкооснов1О

30 с оксидом кальция, полученную смесь

1 омогенизируют с 35-50%-ным водным раствором лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов и только после этого измельчают совместно с клинкером и сульфатом кальция. Цель этой операции заключается в отборе оксидом кальция воды у водного раствора пластификатора и перевода его в твердое состояние. При этом сам оксид кальция переходит в гидроксид кальция и вместе с хемосорбированным на нем пластификатором равномерно распределяется между частицами микрокремнеземистой.добавки. Полученный продукт при совместном измельчении с шихтой клинкера и сульфата кальция заполняет углубления в частицах цемента. При этом после затворения цемента водой, во первых, лучше экранируются пластификатором активные зоны поверхности частиц (структурные дефекты, следы дислокаций, сколы), что в большой мере повышает пластифицирующее действие добавки даже по сравнению с самым равномерным распределением жидкого пластификатора и соответственно в большей степени снижает водопотребность цемента, во-вторых, при этом гораздо сильнее пластифицируется внутренняя жидкая фаза в волокнах гидросиликатов кальция — первых продуктов гидратации, образующихся в виде трубочек вокруг микропотоков растворенного вещества, выносимого из структурных дефектов на поверхность цементных частиц, служащих каналами для проникновения воды в цемент. Это облегчает подпитку для их роста маточным материалом и увеличивает выход волокнистой фракции новообразований в цементном камне, играющих армирующую роль, I

Таким образом, повышение плотности и прочности цементного камня по предлагаемому способу получения цемента связано не только с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция вследствие взаимодействия аморфного кремнезема с гидроксидом кальция, но и снижением водоцементного отношения и соответственно ускорением гидратации и твердения цемента, а также изменением морфологии новообразований.

Снижение концентрации водного раствора лигносульфонатов или химически обработанных аналогов менее 35 мас.% вызывает необходимость увеличения содержания оксида кальция, что приво1608154

1О

25

50 лит к образованию большого количества гидр .ксица кальция, забивающего каналы проникновения воды в цемент.

Увеличение же концентрации водного раствора пластификатора выше 50 мас.7. делает его применение нетехнологичным.

Выбор интервала содержания микрокремнеземистой добавки в пределах

50-987 от массы продукта, полученного смешением ее с оксидом кальция и водным раствором лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов, так же, как и самого продукта в пределах 9-127 от массы цемента, обусловлен оптимальными прочностными показателями цемента. При содержании оксида кальция ниже 0,5% от массы сухого продукта, полученного cMemeнием микрокремнеземистой добавки, оксида кальция и водного раствора лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов, он не приобретает сыпучести, а при содержании выше

36 мас.% образуется большое количество гидроокиси кальция, что приводит к замедлению процессов гидратации цемента. Снижение содержания лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов ниже 1,57 от массы сухого продукта приводит к потере пластифицирующего эффекта,а увеличеV ние выше 26 мас.% — к замедлению процессов гидратации и твердения цемента.

Пример 1. Перед измельчением портландцементного клинкера, сульфата кальция, алюмосиликатной пыли от отжига огнеупорных глин и лигносульфонатов технических (ЛСТ) марки В, алюмосиликатную пыль от отжига огнеупорных глин смешивают с оксидом кальция, а затем полученную смесь гомогенизируют с 35%-ным водным раствором ЛСТ марки В при соотношении ингредиентов по сухому веществу, мас.%: пыль электрофильтров производства огнеупорных глин 75; оксид кальция 7,5;

357-ный водный раствор ЛСТ марки В

17,5, и перемешивают ее до получения сыпучей массы. Полученный продукт, взятый в количестве 9% от массы цемента, вводят вместе с клинкером и сульфатом кальция в шаровую мельницу, где совместно измельчают эти компоненты до получения цемента с S

= 4500 см /r.

Пример 2. Перед измельчением портландцементного клинкера, сульфата кальция, пыли электрофипьтрон производства ферросилиция и лигносульфонатов технических модифицированных (ЛСТИ-2} пыль электрофильтров производства ферросилиция смешивают с оксидом кальция, а затем полученную смесь гомогенизируют с 507-ным водным раствором ЛСТИ-2 при соотношении ингредиентов по сухому веществу, мас.7.: пыль электрофильтров производства ферросилиция 98; оксид кальция

0,5; 50%-ный водный раствор JICTM-2

1,5, и перемешивают ее до получения сыпучей массы. Полученный продукт, взятый в количестве 127 от массы цемента, вводят вместе с клинкером и сульфатом кальция в шаровую мельницу, где совместно измельчают эти компоненты до получения клинкера с S — 5000 см /г.

Пример 4. Перед измельчением портландцементного клинкера, сульфата кальция, пыли электрофильтров производства ферросилиция и лигносульфонатов технических модифицированных (ЛСТМ-2)> пыль электрофильтров производства ферросилиция смешивают с оксидом кальция, а затем полученную смесь гомогенизируют с 47%-ным водным раствором

ЛСТИ-2 при соотношении ингредиентов по сухому веществу, мас.7: пыль электрофильтров производства ферросилиция

53; оксид кальция 11; 477-ный водный раствор ЛСТИ-2 26, и перемешивают ее до приобретения ею сыпучести. Полученный продукт, взятый в количестве

11,57 от массы цемента, вводят вместе с клинкером и сульфатом кальция в шаровую мельницу, где измельчают их до получения с S = 4500 см /r.

Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.

Результаты испытаний, приведенные в табл. 2, свидетельствуют о более высокой эффективности предлагаемого изобретения по сравнению с известным. При использовании предлагаемого изобретения достигается снижение водопотребности на 10-157, повышение прочности на 10-257 и коррозионной стойкости к карбонатной и сульфатной агрессии в 1,1-1,5 раза.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ получения цемента путем измельчения портландцементного клинкера, сульфата кальция, микрокремнеземсодержащей добавки и технических

1608154 лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов, о т л и ч а юm н и с я тем, что, с целью снижения водопотребности, повышения прочностных показателей цемента и коррозионной стойкости его к сульфатной и карбонатной агрессии, микрокремнеземсодержащую добавку предварительно смешивают с оксидом кальция, затем полученную смесь гомогениэируют с

35-50 -ным водным раствором лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов, при следующем соотношении компонентов, мас. (по сухому веществу):

Микрокремнеземсодержащая добавка

Оксид кальция

35-50 -ный водный раствор лигносульфонатов или химически обработанных аналогов

50-98

0,5-36

1,5-26

1 и перемешивают до приобретения ею сыпучести, а полученный продукт, взятый в количестве 9-12 от массы цемента в пересчете на сухое вещество, измельчают совместно с шихтой, состоящей из портландцементного клинкера и сульфата кальция.

Таблица 1

Пример

Содержание ингредиентов сухого продукта, мас.% по сухому веществу

Количество

Микрокремнеэемистая добавка

Оксид кальция

Водный раствор лигносульфонатов или их хими» чески обработанных аналогов

Содержание компонентов в цементе, мас.%: белитовый клинкер 45; алитовый клинкер 42,75; сульфат кальция 5; кремнеземсодержащая добавка 7; лигносульфонаты технические модифицированные мочевиноформальдегидной смолой KC-35 0,25.

1

3

5

7

9* (Иэвестный) Концентрация водного раствора лигносульфонатов или их химически обработанных аналогов, 2

47

47

42

3

98

53

91

49

62,6

98,5

7,5

0,5

36

11

7,5

37

0,4

0,4

17,5

1,5

14

26

1,5

24

37

1ю1 сухого продукта, вводимого при совместном измельчении с шихтой, состоящей из клинкера и сульфата кальция, мас. от массы цемента

9

12

11,5

8,5

12,5

12

1О.Съ л м сч < an чс м

--вовоо б б 1 ° 1 °

С| О

С 4 ф СЧ оо««о«вов

° б ° 1 ° ° б ° °

-«----о«о

СЧ сЧ

СЧ

1 1 б

° O

Сб ЧС оо сч л

44 4Ч б е ° е е В СЧ4 Ъ Мс е оо оооов

I ° б 1 1 1

Е- - Е- « - 1- - О

4 Ъ О СЧ аО СЧ С Ъ Сас ф ф объсчмвoo о в

1 б ° 1 1 б °

««««о-ооо

«л асчссчсч

СЧСЧ «ООСЧОО

1 б 1 б б *

° е °

«O COO ËCCO4ô сч м «сч о «о о о

I б ° б 1 б б

Л 4С4 - сч СЧ «О СЧ ф

° сч сч сч сч сч сч «вanлсчoa an

- 4Ч СЧ СЧ о м ъ «Ф сч л i в

Ъ «Э ф Л Л а МЪ Ъ

ЧС Ф МММ444|Ъ флмо съ- лфо

4n

СЪ Ссссс Сс-С

- г О ф Ф чЪ ф М

-сч сапоасаап

4 Ъ 4 Ъ сес М СЧ СЧ СЧ Cal Cac соо ооъа о о съ

ММсбсес Ф б 1 б 1 б б ° ° ооооооооо

anЛ4nФOСЧФ Л

СЪ О Сас бЪ Ф М е СЧ

1еСебе МММММ.э -аanф съл в

ФОФР Л ФanaOan

44Ъ |бе 4СС 4СЪ б 1 Ф С

° n М Ф . С an Л «С С 4Ч

° n л Ф съ Ф acl л в л

СЪ С Ъ М М СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ

«tC ММЛФФФЛ

М С Ъ С Ъ М М М М 4 \ ССС

1 1 ° I ° ° ° б 1

OOOOOOOOO

«СЧ М М 44Ъ ф Л ф В

1608154

-С СЪ 444 - оооо чъ о« сч сч О— б ° ° б

М ов

1 б

«о