Способ получения магнезиального вяжущего

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к способу получения магнезиального вяжущего из высокомагнезиальных горных пород - магнезита или брусита, содержащих гидросиликаты магния - серпентиниты, ультрабазиты и т.п., а также из специально составленной шихты магнезита с природными гидросиликатами магния, и может быть использовано для производства строительных изделий-плит и панелей для внутренней облицовки зданий, подоконных плит, лестничных ступеней, а также для производства сухих строительных смесей, теплоизоляционных материалов и изделий для устройства монолитных полов. Технический результат - получение магнезиального вяжущего высокой прочности, не склонного к растрескиванию и имеющего низкие линейные усадки при твердении, а также расширение сырьевой базы для производства магнезиального вяжущего. В способе получения магнезиального вяжущего высокомагнезиальные горные породы, содержащие 15-40 мас.% гидросиликатов магния, дробят до фракции менее 60 мм, обжигают при температуре 1050-1100°С в течение 2-3 часов, затем размалывают в порошок - проход через сито 008 - 78-84%. 3 табл.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к способу получения магнезиального вяжущего из отходов сырья для производства магнезиальных огнеупоров, включающих высокомагнезиальные горные породы (магнезита или брусита) и гидросиликаты магния - серпентиниты, ультрабазиты и т.п., а также из специально составленной шихты магнезита с природными гидросиликатами магния.

Известна сырьевая смесь для получения вяжущего (RU 937396, С 04 В 9/06, 1982), содержащая серпентинит и известняк в следующем соотношении, мас.%:

Известняк	63...67
Серпентинит	33...37

Обжиг указанной смеси производится во вращающейся цементообжигательной печи при 1400°С. В полученной системе находится активный двухкальциевый силикат и окись магния в основном в активной форме и частично в связанном состоянии в виде форстерита и магнезиоферрита. Указанный магнезиальный цемент имеет довольно высокую прочность, но требует высоких температур обжига (до 1400°С), имеет весьма значительную линейную усадку, кроме того, это вяжущее наиболее эффективно при производстве огнеупоров.

Известна также сырьевая смесь для изготовления магнезиального вяжущего (RU 2089523, С 04 В 9/00), включающая доломит и серпентинизированный ультрабазит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Доломит	40...80
Серпентинизированный ультрабазит	20...60.

Указанную смесь подвергают обжигу при температуре 780°С в течение 2 часов. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - сокращение сроков схватывания и повышение адгезии к древесине.

Недостатком этого решения является низкая прочность камня, получаемого при твердении вяжущего, а также ограничение области использования получаемого вяжущего (применение только при изготовлении древесно-минеральных изделий), что, возможно, связано с высокими усадками в формирующемся камне при твердении вяжущего и образованием трещин в жесткой системе.

Известно вяжущее (SU 1433924, С 04 В 9/00), включающее компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Оксид магния	25-45
Обожженный серпентин	47-67
Хлористый или сернокислый магний	остальное.

Это вяжущее обеспечивает прекрасные показатели по прочности и линейным усадкам при твердении. Недостатком являются дополнительные расходы энергии на обжиг серпентина.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ по патенту RU 2245862 (С 04 В 35/03, С 04 В 9/06).

Шламовые отходы производства талька, содержащие 73% магнезита, 20% талька, 5% хлорита и 2% других минералов, после грубой очистки, дробления и сортировки до фракции 0...20 мм подвергают предварительной сушке, затем обжигают 3 часа в печи при 900°С, размалывают в порошок до фракции 0,08 мм для получения магнезиальных связующих. Полученное вяжущее соответствует требованиям ГОСТ 1216-87. Этот способ считается экономичным, безотходным и экологически безопасным.

Однако к вяжущим, используемым в строительстве, предъявляются требования, отличные от требований, предъявляемых к вяжущим для огнеупорных материалов. Кроме того, не приводятся данные о качестве изделий, производимых из полученных материалов: о прочности, склонности к трещинообразованию при твердении и величине линейных деформаций. Заявляемое изобретение решает задачу получения магнезиального вяжущего строительного назначения из магнезиальных пород с повышенным содержанием серпентинита, не пригодных для производства огнеупоров, обладающего высокой прочностью, не склонного к растрескиванию и имеющего низкие линейные усадки при твердении.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе получения магнезиального вяжущего используют в качестве сырья высокомагнезиальные горные породы, содержащие гидросиликаты-серпентиниты 15-40 мас.%, которые дробят до фракции менее 60 мм, обжигают при температуре 1050-1100°С в течение 2-3 часов, затем размалывают в порошок до прохода через сито 008 - 78-84 мас.%.

Дробление породы до фракции менее 60 мм обеспечивает наименьшие потери материала при последующем обжиге во вращающейся печи.

Обжиг при температуре 1050-1100°С в течение 2...3 часов обеспечивает получение магнезиального вяжущего средней активности, характеризующегося высокими показателями по прочности, малыми линейными усадками и отсутствием склонности к растрескиванию.

Термическая обработка указанных магнезиальных пород при более низких температурах (при времени обжига до 6...8 часов) ведет к образованию вяжущего высокой активности, подверженного растрескиванию в начальные сроки твердения и при воздействии воды.

Повышение температуры и времени обжига приводит к снижению активности основной составляющей вяжущего - оксида магния вследствие его кристаллизации и перехода в периклаз, который может вызвать растрескивание изделий на основе полученного вяжущего в более поздние сроки воздушного твердения (это явление может проявить себя в течение года) или при хранении образцов в воде (в течение 7 суток).

Химический состав исходных пород приведен в таблице 1, минералогический - в таблице 2.

Таблица 1
Порода	Содержание оксидов, мас.%
MgO	Fe2O3	CaO	SiO2	ППП
Бруситовая	54...68	0,1...0,2	3,3...6,8	2,1...5,6	26...33
Магнезитовая	42...47	0,5...1,2	0,5...4,7	0,1...4,8	49...53
Таблица 2
Порода	Содержание минералов, мас.%
Брусит	Магнезит	Доломит	Кальцит	Гидросиликаты магния
Бруситовая	57...80	Следы...6	Следы...7	Следы...8	15...30
Магнезитовая	-	52...75	Следы...5	Следы...6	20...40

Характеристики предлагаемых магнезиальных вяжущих представлены в таблице 3.

Из представленных в таблице данных видно, что породы магнезита и брусита, включающие серпентиниты в количестве 15...40%, обеспечивают получение качественного вяжущего только в результате обжига при 1050...1100°С и выдержке при указанных температурах не менее 2 и не более 3 часов. Породы, включающие незначительные примеси железа, например бруситы, после обжига образуют вяжущее с высокой белизной, что позволяет рекомендовать его использование для получения декоративных отделочных материалов, минеральных красок, шпаклевок.

Для получения строительных изделий вяжущее тщательно перемешивают с заполнителями или без них в течение 1...3 минут и с водным раствором хлорида магния (бишофитом) плотностью 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем литую подвижность смеси, смесь заливают в формы и оставляют твердеть при температурах не ниже 10°С, предпочтительно при 20...25°С.

Изобретение позволяет расширить сырьевую базу для производства магнезиального вяжущего, в т.ч. путем утилизации отходов производства огнеупоров. Изобретение может быть использовано при изготовлении плит и панелей для внутренней облицовки зданий, подоконных плит, лестничных ступеней, а также для производства сухих строительных смесей, теплоизоляционных материалов, монолитных полов и т.п.

Таблица 3
№	Порода	Режим обжига	Свойства
проход через сито 008, %	Склонность к трещинобразованию*	R*,* МПа	Δ ***, %	цвет
1	Бруситовая	700°С 2 часа	76	Образцы растрескиваются и распадаются на блоки при воздушном твердении		-	белый
2	Магнезитовая	81	Образцы растрескиваются и распадаются на блоки при воздушном твердении		-	серый
3	Бруситовая	800°С 2 часа	78	Образцы растрескиваются и распадаются на блоки при воздушном твердении		-	белый
4	Магнезитовая	83	Образцы растрескиваются и распадаются на блоки при воздушном твердении			серый
5	Бруситовая	900°С 2 часа	75	Образцы растрескиваются и распадаются на блоки через 1 сутки хранения в воде	24		белый
6	Магнезитовая	82	Образцы растрескиваются и распадаются на блоки через 1 сутки хранения в воде	20	0,42	серый
7	Бруситовая	1000°С 2 часа	78	Образцы растрескиваются и распадаются на блоки через 1 сутки хранения в воде	56	0,21	белый
8	Магнезитовая	82	Образцы растрескиваются и распадаются на блоки через 1 сутки хранения в воде	55	0,18	серый
9	Бруситовая	1050°С 2 часа	78	Образцы не растрескиваются при хранении более 7 суток в воде	74	0,03	белый
10	Магнезитовая	80	Образцы не растрескиваются при хранении более 7 суток в воде	77	0,025	серый
11	Бруситовая	1100°С 2 часа	9	Образцы не растрескиваются при хранении более 7 суток в воде	74	0,027	белый
12	Магнезитовая	2	Образцы не растрескиваются при хранении более 7 суток в воде	75	0,032	серый
13	Бруситовая	1200'''С 2 часа	2	Образцы имеют отдельные сквозные трещины при хранении более 2 суток в воде	42	-	белый
14	Магнезитовая	4	Образцы имеют отдельные сквозные трещины при хранении более 2 суток в воде	39	-	серый
* образцов-лепешек, изготовленных из цементного теста нормальной густоты

** прочность при сжатии образцов-кубиков 2*2*2 см, изготовленных из цементного теста нормальной густоты, определенная в 28 суток воздушного твердения

*** деформации (линейные усадки) образцов в 56 суток воздушного твердения

Способ получения магнезиального вяжущего, характеризующийся тем, что высокомагнезиальные горные породы, содержащие 15-40 мас.% гидросиликатов магния, дробят до фракции менее 60 мм, обжигают при температуре 1050-1100°С в течение 2-3 ч, затем размалывают в порошок - проход через сито 008 - 78-84%.