Способ получения серного вяжущего
Владельцы патента RU 2384543:
Коршунов Александр Николаевич (RU)
Фуфаева Светлана Михайловна (RU)
ЗАО "Казанский ГипроНИИавиапром" (RU)
Изобретение относится к области строительства и ведения ремонтно-восстановительных работ в промышленном и гражданском строительстве, в частности к получению серного вяжущего, применяемого в производстве серобетона, а также различных строительных изделий. Способ получения вяжущего, содержащего серу и минеральный наполнитель, включает перемешивание серы и мелкодисперсного кальцитосодержащего техногенного наполнителя, имеющего исходную тонину менее 60 мкм, в расплавленном виде, при следующем соотношении компонентов: сера 35-95%, наполнитель 5-55%, заполнитель - остальное. В качестве указанного наполнителя вяжущее может содержать дефекат - отход сахарного производства, шлам химической очистки воды тепловых электростанций, а указанного заполнителя - кварцевый песок. Также полученное серное вяжущее может охлаждаться и фасоваться для последующего его применения в составах серобетонов или использоваться в расплавленном виде в составах серобетонов. Технический результат - упрощение технологического процесса, обеспечение безопасности производства, утилизация отходов некоторых производств, решение экологических проблем, а также снижение материальных затрат. 5 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к области строительства и может использоваться для изготовления вяжущего материала при производстве строительных изделий и ведении ремонтно-восстановительных работ.
Известен способ получения серного цемента, содержащего техническую серу и тонкомолотый минеральный наполнитель кварцевый песок, характеризующийся тем, что серу перемалывают совместно с указанным наполнителем до достижения удельной поверхности не менее 2000 см2/г при соотношении серы и наполнителя 1:1. Данный способ является наиболее близким аналогом (авт.св. №2319674, Мухамадиев В.Х, Шагитов И.Н; дата публикации 10.03.2005).
Известный способ позволяет изготавливать базовый серный цемент, который унифицирует технологический процесс и расширяет сферу применения серы в строительстве в качестве универсального вяжущего. Однако при измельчении серы существует опасность взрыва, поэтому помол обычно проводят в бескислородной среде, а это дополнительные финансовые затраты. Совместный помол мягкой серы и твердого наполнителя - кварцевого песка - снижает эффективность помола вследствие образования подушки из размолотой серы, которая мешает помолу песка. Для устранения данного недостатка необходимо использовать аппараты, снабженные системой сепарации. В результате происходит разделение смеси, которую потом необходимо повторно смешивать, что усложняет процесс, повышает энергозатраты.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в снижении материальных затрат, упрощении технологического процесса, обеспечении безопасности производства, решении экологических проблем.
Для достижения указанного технического результата сера в жидком виде перемешивается с мелкодисперсным наполнителем, в качестве которого используется мелкодисперсный, с размером частиц менее 60 мкм, кальцитосодержащий техногенный отход. Также в состав смеси может быть введен заполнитель - кварцевый песок. Выбор наполнителя обусловлен его исходной дисперсностью, а также пористостью, в результате чего при взаимодействии серы и кальцита (СаСО3) на границе фаз происходят адсорбционные процессы и избирательная фильтрация серы в глубь минерального зерна, приводящие к формированию структурно-механических связей, образованию структур повышенной прочности.
В качестве мелкодисперсного наполнителя могут использоваться дефекат или шлам химической очистки воды тепловых электростанций.
Дефекат является отходом сахарного производства с содержанием кальцита (СаСО3) 60-85% и размером частиц менее 50 мкм. Микронные размеры кальцита в дефекате обусловлены технологией очистки сахарного сиропа. Использование дефеката в качестве сырья для получения серного вяжущего позволит сахарным заводам освободиться от отходов производства.
Шлам химической очистки воды является отходом тепловых электростанций, образующийся при удалении из питательной воды паровых котлов солей жесткости с содержанием кальцита (СаСО3) 70-95%, глинистых минералов 5-20%, соединений железа 5-25% и размером частиц менее 60 мкм. Использование шлама химической очистки воды в качестве сырья для получения серного вяжущего позволяет тепловым электростанциям освободиться от отходов производства.
Получение серного вяжущего состоит в следующем: сера, наполнитель и заполнитель, в случае его введения в состав, через дозаторы поступают в обогреваемый смеситель, где смесь при температуре 150-180°С доводится до однородного состояния. В качестве наполнителя используют мелкодисперсный (менее 60 мкм) кальцитосодержащий техногенный отход, в качестве заполнителя - кварцевый песок при следующем соотношении: сера 35-95%, наполнитель 5-55%, заполнитель - остальное. При этом наполнитель может быть предварительно высушен до постоянной массы либо применяться при его исходной влажности 20-35%, в этом случае он обезвоживается при тепловой обработке в смесителе.
Такой способ может применяться для изготовления вяжущего, которое применяется в дорожном строительстве, а также при производстве строительных изделий.
Свойства серного вяжущего, получаемого предлагаемым способом, могут быть изменены или улучшены за счет введения добавок (например, пластификаторов и модификаторов).
Примеры осуществления предлагаемого изобретения.
Пример 1
Вяжущее готовили на основе серы производства НПО «Нижнекамскнефнехим» (содержание серы 99%), дефеката Буинского сахарного завода РТ (содержание кальцита Са-СО3% 60-85%).
В смеситель через дозаторы поступает расчетное количество серы и наполнителя-дефеката (исходная влажность 29%) любого состава №1, 2, 3, 4 (табл.1), где при температуре 150°С смесь доводится до однородного состояния. Смесь перемешивают до окончания удаления влаги из дефеката, о чем говорит прекращение выделения из смесителя пузырей водяного пара. Полученное серное вяжущее заливают в формы, после охлаждения анализируют и проводят испытания образцов. Результаты испытания приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| № п/п | Сера, % | Дефекат, % | Плотность, г/см3 | Водопоглощение, % | Прочность на сжатие, кг/см2 |
| 1 | 45 | 55 | 1,928 | 1,14 | 427 |
| 2 | 50 | 50 | 1,937 | 1,12 | 454 |
| 3 | 53 | 47 | 1,944 | 0,95 | 438 |
| 4 | 55 | 45 | 1,975 | 0,92 | 480 |
Пример 2
Вяжущее готовили на основе серы производства НПО «Нижнекамскнефнехим», дефеката Буинского сахарного завода РТ (содержание кальцита СаСО3% 60-85%) и кварцевого речного волжского песка (модуль крупности Мкр=1.6).
В смеситель через дозаторы поступает расчетное количество серы, наполнителя-дефеката (исходная влажность 0%) и заполнителя - кварцевого песка любого состава №1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (табл.2), где при температуре 150°С смесь доводится до однородного состояния. Полученное серное вяжущее заливают в формы, после охлаждения анализируют и проводят испытания образцов.
Результаты испытания приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||
| № п/п | Сера, % | Дефекат, % | Кварцевый песок, % | Плотность, г/см3 | Водопоглощение, % | Прочность на сжатие, кг/см2 |
| 1 | 50 | 5 | 45 | 2,132 | 0,5 | 210 |
| 2 | 50 | 10 | 40 | 2,189 | 0,7 | 215 |
| 3 | 50 | 15 | 35 | 2,230 | 0,5 | 274 |
| 4 | 50 | 20 | 30 | 2,167 | 0,7 | 209 |
| 5 | 35 | 29 | 36 | 1,831 | 1,0 | 175 |
| 6 | 37 | 31 | 32 | 1,806 | 1,2 | 172 |
| 7 | 40 | 32 | 28 | 1,378 | 1,5 | 158 |
| 8 | 42 | 34 | 24 | 1,699 | 1,3 | 130 |
| 9 | 47 | 38 | 15 | 1,735 | 1,3 | 177 |
Пример 3
Вяжущее готовили на основе серы производства НПО «Нижнекамскнефтехим», шлама химической очистки воды Казанской ТЭЦ-1 (содержание кальцита СаСО3% 70-95%).
В смеситель через дозаторы поступает расчетное количество серы и наполнителя-шлама химической очистки воды (исходная влажность 32%) любого состава №1, 2, 3, 4 (табл.3), где при температуре 150°С смесь доводится до однородного состояния. Смесь перемешивают, до окончания удаления влаги из шлама, о чем говорит прекращение выделения из смесителя пузырей водяного пара. Полученное серное вяжущее заливают в формы, после охлаждения анализируют и проводят испытания образцов.
Результаты испытания приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |||||
| № п/п | Сера, % | Шлам, % | Плотность, г/см3 | Водопоглощение, % | Прочность на сжатие, кг/см2 |
| 1 | 60 | 30 | 2,100 | 1,0 | 294 |
| 2 | 55 | 45 | 2,103 | 1,1 | 308 |
| 3 | 50 | 50 | 1,906 | 1,4 | 298 |
| 4 | 45 | 55 | 1,899 | 1,5 | 285 |
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить вяжущее, имеющее удовлетворительные физико-механические показатели, а также снизить материальные затраты, упростить технологический процесс, обеспечить безопасность производства, утилизировать отходы некоторых производств.
1. Способ получения серного вяжущего, содержащего серу и минеральный наполнитель, отличающийся тем, что серу и мелкодисперсный кальцитосодержащий техногенный наполнитель, имеющий исходную тонину менее 60 мкм, перемешивают в расплавленном виде при следующем соотношении компонентов: сера 35-95%, наполнитель 5-55%, заполнитель - остальное.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что серное вяжущее в качестве указанного наполнителя содержит дефекат - отход сахарного производства.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что серное вяжущее в качестве указанного наполнителя содержит шлам химической очистки воды тепловых электростанций.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что серное вяжущее в качестве указанного заполнителя содержит кварцевый песок.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученное серное вяжущее охлаждается и фасуется для последующего его применения в составах серобетонов.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученное серное вяжущее в расплавленном виде используется для последующего его применения в составах серобетонов.
