Способ получения добавки к вяжущим

 

Использование: производство строительных материалов. Сущность: способ получения добавки к вяжущим включает обработку 60-90 мас.% алюмосодержащего ком . - - 2 : . ; . понента, 10-40 мас.% щелочного отхода производства технической соды с последующей обработкой раствором серной кислоты при 70-100°С и выдержкой в течение 1-1,5 ч, причем щелочной отход производства технической соды содержит, мас.%: гидроксид натрия 12-18, гидроксид кальция 16-18, карбонат кальция 20-25, сульфат натрия 20-25, вода остальное, а в качестве алюмосодержащего компонента используют отход производства корунда, содержащий , мае.ч: углерод 1,5-3 мас.%, оксид алюминия - остальное или отход производства силумина, содержащий, мас.%: двуокись кремния 21-28, оксид алюминия 52-60, оксид железа 0,5-0,6, двуокись титана 0,3-0,4, оксид кальция 0,4-0,6, углерод - остальное, Портландцементы с использованием данной добавки характеризуются прочностью через 3 суток - 229-249 МПа, через 28 суток - 517-562 МПа. 3 з.п( ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕС К ИХ

РЕСПУБЛИК (5 )5 С 04 В 7/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4914274/33 (22) 25.02.91 (46) 30.01.93, Бюл. N. 4 (71) Научно-производственная организация внедрения перспективных разработок "Инновация" (72) А,И.Терновой, H.E.Ñîáoëåâ и Г,А.Терновая (56) Дмитрйев А.М., Юдовик Б,З;, Власова

М.Т., Сазонова Л,М, Гидратация и твердение вяжущих. Гидратация цементов с крентами. Львов, 1981, с.11, Использование отходов в цементной промышленности. — Труды института ЙИИцемент, - M.. 1982, вып, 69, с.12-15, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДОБАВКИ К ВЯЖУЩИМ (57) Использование, производство строительных материалов. Сущность; способ получения добавки к вяжущим включает обработку 60-90 мас.% алюмосодержащего комИзобретение относится к области производства строительных материалов, в частности, к производству гидратационных щелочноземельных вяжущих, преимущес твенно портландцементов.

Известен способ получения добавки к вяжущим путем перемешивания алюмосодержащего компонента — каолина с сернокислым железом в соотношении 2:1 с последующим нагревом до 250-300 С.

Его недостатками являются; ограниченная активность добавки и в результате низкая прочность получаемого портландцемента, высокая себестоимость добавки.

Недостаточная активность добавки обуславливает низкую способность схваты, Ы,», 1791412А1 понента, 10 — 40 мас. щелочного отхода производства технической соды с последующей обработкой раствором серной кислоты при 70-100 С и выдержкой в течение

1 — 1,5 ч, причем щелочной отход производства технической соды содержит, мас.%: гидроксид натрия 12 — 18, гидроксид кальция

16 — 18., карбонат кальция 20-25, сульфат натрия 20 — 25, вода остальное, а в качестве алюмосодержащего компонента используют отход производства корунда, содержащий, мас.ч: углерод 1,5-3 мас.%, оксид алюминия — остальное или отход производства силумина, содержащий, мас.%: дву- окись кремния 21 — 28, оксид алюминия

52-60, оксид железа 0,5 — 0,6, двуокись титана 0,3-0,4, оксид кальция 0,4 — 0,6, углерод— остальное, Портландцементы с использованием данной добавки характеризуются прочностью через 3 суток — 229-249 МПа, через 28 суток — 517-562 МПа. 3 з.п. ф-лы, 1 табл. вания и твердения портландцемента, что снижает его прочность.

Кроме того, способ получения добавки включает нагрев смеси до 250-300 С. При такой температуре повышается агрессивность и токсичность сернокислого железа, что затрудняет его транспортировку и создает ухудшение экологической обстановки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ получения добавки к вяжущим путем обработки алюмосодержащего компонента — каолина раствором серной кислоты при

1791412

70-100 С и выдержки при этой температуре в течение 0,5-0,75 ч, Причем перед обработкой каолина раствором 30%-ной серной кислоты проводят нагрев до 600-750 С, 5

К недостаткам этого способа относится: низкая активность добавки; большие топливно-энергетические затраты на нагрев до

600 — 750 С, что удорожает производство до. бавки, повышает ее себестоимость.. 10

Кроме того, качество вяжущих; особенно портландцементов, полученных с использованием известной добавки, является неудовлетворительным. Они имеют низкую скорость схватывания и твердения, недо- 15 статочную прочность в ранние сроки твердения.

Цель изобретения — повышение активности добавки при одновременном снижении ее себестоимости за счет уменьшения 20 топливно-энергетических затрат на ее производство и применение более дешевых компонентов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения добавок к 25 вяжущи л, в частности, к портландцементам, путем обработки алюмосодержащего компонента раствором серной кислоты при

70 — 100 С с последующей выдер>ккой при этой температуре, 60 — 90 мас.% алюмосо- 30 держащего компонента предварительно обрабатывают 10-40 мас,% щелочного отхода производства технической соды.

Выдерх<ку при 70-100 С с раствором серной кислоты осуществляют в течение 1 — 35

1,5 ч, Щелочной отход производства технической соды содержит, mac.%.

Гидроксид натрия 12 — 18

Гидроксид кальция I á — 13 40

Карбонат кальция 20 — 25

Сульфат натрия 20-25

Вода Остальное

В качестве алюмосодержащего компонента может быть использован отход произ- 45 водства силумина, содержащий, мас,%:

Двуокись кремния 21 — 28

Оксид алюминия 52-,60

Оксид железа 0,5-0,6

Двуокись титана 03 — 0,4 50

Оксид кальция 0,4-0,6

Углерод Остальное

Кроме того, в качестве алюмосодержащего компонента может быть использован отход производства корундов, содержащий, 55 мас,%:, Углерод 1,5 — 3

Оксид алюминия Остал ьное

Дополнительная обработка алюмосодержащего компонента щелочным отходом производства технической соды приводит к переводу соединений алюминия, содержащихся в алюмосодержащем компоненте, в гидратные формы алюминия.

Последующая сульфатизация полученного продукта обеспечивает получение повышенного содержания в добавке сернокислого алюминия и остатка непрореагировавшего алюмосиликатного компонента.

Повышенное содер>кание в добавке сернокислого алюминия обуславливает повышение активности добавки, что подтверх<дается экспериментально повышением прочностных свойств портландцемента, в который она была введена.

Предлагаемый способ получения добавки обеспечивает существенное снижение ее себестоимости, так как в нем используются дешевое сырье — о ходы промышленного производства. Кроме то-î,,в нем исключается высокотемпературный нагрев, что обеспечивает снижение себестоимости добавки за счет снижения энергоемкости способа.

Пример. Алюмосодержащий компонент сначала обрабатывали щелочным отходом производства технической соды, а затем раствором серной кислоты. При дозировании отхода серной кислоты учитывали влажность исходных продуктов, а также требования техники безопасности. Процесс перемешивания осуществляли в лопастном смесителе с регулируемым режимом термообработки при 70-100 С. Время перемешивания составляло 35 — 45 мин, В ходе испытаний по известным методикам определялся фракционный состав отходов, усвоение рассевом на ситах остаточной серной кислоты при вызревании готового продукта.

В качестве алюмосодержащего компонента применяли: каолин; отходы производства силумина, отходы производства корунда.

В таблице приведены сравнительные данные исследований свойств портландцементов, в которые введены добавки, полученные предлагаемым способом с разными алюмосодержащими компонентами. Анализ полученных данных показывает, что оптимальным является предварительная обработка алюмосодержащего компонента отходом производства технической соды в соотношении 60 мас, % — 40 мас.%, Mac %> и-25 ac %, 90 мас % — 10 мас,% соответственно, та:;;.aê при этом достигается максимальная активность добавки, что подтверждается повышением прочностных свойств портландцементов, в которые она вводилась.

1791412

Состав добавки, мас. %

Себестоимость 1 т. руб.

Опыт

Отход производства технической со ы

Алюмосодержащий компонент

Каолин

2, 3

5

8-75

12-15

12 — 50

15 — 75

16-15

16 — 00

100

209

217

194

181

403

501

544

567

411

390

Отхо и оизва ства сил мина

459

517

541

562

449

418

100

5-00

3-50

2-75

2 — 65

2 — 65

2 — 50

217

229

237

249

209

197

8

11

Отхо и оизво ства ко н а

13

14

16

17

10-00

11-00

11-05

12-10

13 — 25

13 — 00

439

527

553

567

408

100

197

219

227

241

200 . . 182

Предварительная же обработка алюмо. содержащего компонента отходом производства технической соды в,соотношении

50 к 50, 95 и 5 мас,% не обеспечивает необходимое повышение активности добавки, 5 что подтверждает полученные низкие прочностные показатели портландцемента как на третьи, так и на 28 сутки твердения.

Использование предлагаемого способа получения добавки дает возможность обес- 10 печить ряд преимуществ, таких как снижение себестоимости получаемого цемента за счет снижения энергетических затрат и снижения себестоимости добавки; расширение сырьевой базы за счет утилизации промыш- 15 ленных отходов; улучшение качества получаемого портландцемента за счет повышения активности используемой добавки; улучшение активности используемой добавки; улучшение экологических условий 20 производства добавки, Формула изобретения

1. Способ получения добавки к вяжущим путем обработки алюмосодержащего 25 компонента раствором серной кислоты при

70 — 100 C с последующей выдержкой, о т— л ича ющийс ятем,что, с цельюповышения активности добавки при одновременном снижении ее себестоимости, 60—

90 мас,% алюмосодержащего компонента обрабатывают 10-40 мас.% щелочного отхода производства технической соды, а выдержку осуществляют в течение 1 — 1,5 ч.

2, Способ по и, 1, отл ича ю щийся тем, что щелочной отход производства техническойй соды содержит, мас.%"

Гидроксид натрия 12-18

Гидроксид кальция 16-18

Карбонат кальция 20 — 25

Сульфат натрия . 20 — 25

Вада Остальное

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве алюмосодержащего х0Мпонента используют отход производства корунда, содержащий, мас.%:

Углерод 1,5-3

Оксид алюминия Остальное

4. Способ по и. 1, о т л и ч à ю.шийся тем, что в качестве алюмосодержащего компонента используют отход производства силумина, содержащий, мас.%:

Двуокись кремния 21 — 28

Оксид.кремния 52-60

Оксид железа 0,5-0,6

Двуокись титана 0,3-0;4

Оксид кальция 0,4-0,6

Углерод Остальное

Прочность портландцемента, МПа,че езс т