Способ изготовления портландцемента с минеральной добавкой


 


Владельцы патента RU 2440939:

ФГУП Центральный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых (RU)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве портландцемента с использованием минеральных добавок. Способ изготовления цемента с минеральной добавкой включает помол портландцементного клинкера, двуводного гипса и минеральной добавки. После помола портландцементного клинкера и двуводного гипса полученный портландцемент смешивают с минеральной добавкой - механоактивированной в электромассклассификаторе цеолитсодержащей кремнистой породой, с размером частиц меньше 200 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцементный клинкер 80-90%;

гипс двуводный 2% сверх 100%; минеральная добавка - механоактивированная цеолитсодержащая кремнистая порода, с размером частиц меньше 200 мкм 10-20%. Технический результат - повышение прочностных характеристик. 1 табл.

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве портландцемента с использованием минеральных добавок.

Известен способ получения цемента путем совместного помола портландцементного клинкера, гипса, кремнеземистой осадочной породы и углеродсодержащего компонента (Заявка РФ №96111050, опубл. 10.01.1998 г.). Недостатком описанного способа является использование многокомпонентной сырьевой смеси. Она содержит дополнительно кремнеземистую осадочную породу и углеродсодержащий компонент. Кроме того, кремнистую осадочную породу необходимо предварительно подвергать операции нагрева, что усложняет технологический процесс получения портландцемента.

Известен цемент с минеральной добавкой, содержащий портландцементный клинкер, двуводный гипс и магнийсиликатную породу - верлит (Патент РФ №2320592, опубл. 27.03.2008). Недостатком данного цемента является достаточно продолжительное время измельчения вышеуказанной смеси в стержневой вибрационной установке.

Наиболее близким к заявляемому изобретению способом того же назначения по совокупности признаков является способ изготовления золопортландцемента из высококальциевой золы тепловых электростанций (Патент РФ №2376253, опубл. 20.12.2009 г.), который включает помол портландцементного клинкера и двуводного гипса, дополнительный помол с золой и минеральной добавкой, в качестве которой используют диатомит, или цеолитовый туф, или трепел, или др.

Основным недостатком данного способа является многоступенчатый помол клинкера и его смесей с золой и минеральными добавками, на что затрачивается дополнительная энергия. При этом строительно-технические свойства улучшаются незначительно.

Задачей изобретения является получение портландцемента, удовлетворяющего существующим стандартам.

Технический результат - повышение марочности портландцемента при удовлетворяющих требованиям стандарта сроках схватывания, дисперсности и равномерности изменения объема за счет введения механоактивированной на электромассклассификаторе (ЭМК) цеолитсодержащей кремнистой породы (ЦКП), а также упрощение способа получения портландцемента.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления портландцемента с минеральной добавкой, включающем помол портландцементного клинкера, двуводного гипса и минеральной добавки, согласно изобретению после помола портландцементного клинкера и двуводного гипса полученный портландцемент смешивают с минеральной добавкой - механоактивированной в электромассклассификаторе цеолитсодержащей кремнистой породой, с размером частиц меньше 200 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцементный клинкер 80-90%, гипс двуводный - 2% сверх 100%, минеральная добавка - механоактивированная цеолитсодержащая кремнистая порода с размером частиц меньше 200 мкм - 10-20%.

Добавление механоактивированной цеолитсодержащей кремнистой породы как минеральной добавки в смесь портландцементного клинкера и двуводного гипса или в готовый портландцемент позволяет получить портландцемент с повышенной прочностью и удовлетворяющим требованиям, предъявляемым к цементам по срокам схватывания, дисперсности и равномерности изменения объема.

Такое влияние добавки можно объяснить интенсивным связыванием гидроксида кальция компонентами цеолитсодержащей породы в процессе твердения с образованием дополнительного количества низкоосновных гидросиликатов и гидроалюминатов кальция. Данный активированный вид сырья, имея в своем составе цеолит (клиноптилолит), опал-кристобалит и монтмориллонит, интенсивно взаимодействует с продуктами гидратации портландцемента и тем самым положительно влияет на процесс его твердения.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из отобранных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе изготовления портландцемента с минеральной добавкой, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, совпадающих с отличительными от прототипа признаками, в заявленном способе получения портландцемента. Результаты поиска показали, что поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Вещества, используемые в способе:

портландцементный клинкер или товарный портландцемент без добавок ПЦ-ДО (изготовитель ОАО «Ульяновскцемент»);

гипс (содержание SO3 равно 52,39%);

цеолитсодержащая кремнистая порода Татарско-Шатрашанского месторождения Республики Татарстан следующего минерального состава: цеолит - 14-25%, опал-кристобалит - 30-47%, кальцит - 15-24%, глинистые минералы - 14-28%, кварц - 4-6%, полевой шпат - 1-2%, слюда - 1-2%. Химический состав в мас.%: SiO2 55-75, Al2O3 4,4-7,0, Fe2O3 1,5-2,2, CaO 5,8-13,0, MgO 0,7-1,2, Na2O до 0,2, K2O 0,6-2,0, п.п.п. 12,7-20,0.

Пример 1.

Способ изготовления портландцемента с минеральной добавкой осуществляется следующим образом. Вещества берутся в мас.%: портландцементный клинкер - 90% и двуводный гипс 2% сверх 100 размалывают до остатка на сите не более 15% по ГОСТ 10178-85 (с изм. 2002)«Портландцемент и шлакопортландцемент, Технические условия», что соответствует удельной поверхности около 2500 см2/г с получением портландцемента. Затем в портландцемент вводят механоактивированную цеолитсодержащую кремнистую породу в количестве 10%. Цеолитсодержащую кремнистую породу с химическим составом в мас.%: SiO2 59,09, Al2O3 6,91, Fe2O3 2,11, СаО 12,64, MgO 1,18, Na2O 0,12, K2O 1,31, п.п.п. 6,21 и минеральным составом: цеолит 19%, опал-кристобалит 31%, кальцит 17%, глинистые минералы 27%, кварц 4%, полевой шпат 1%, слюда 1% подготавливают следующим образом: породу с размером зерен менее 300 мкм и влажностью не более 7% подвергают механоактивации в активационной зоне электромассклассификатора типа СМГ-ЭМК-005-1. Скорость подачи сырья в аппарат 20 кг/час. В результате переработки ЦКП на ЭМК изменяется дисперсность частиц сырья. После процесса активации получают измельченный продукт с размером частиц меньше 200 мкм, который и является минеральной добавкой, с которой и смешивается портландцемент.

Портландцемент с минеральной добавкой испытывали по ГОСТ310.1-310.4 и сравнивали с контрольным товарным портландцементом без добавки, а также с золопортландцементом, полученным по способу, выбранному в качестве прототипа (табл.).

Пример 2.

Выполнение способа проводят, как описано в примере 1, с той разницей, что портландцементного клинкера берется 80%, гипса 2% сверх 100 и добавляют 20% механоактивированной цеолитсодержащей кремнистой породы. Прочность при сжатии полученного портландцемента превышает прочность контрольного товарного портландцемента на 42,4%, а прочность золопортландцемента, полученного по способу-прототипу, на 36,9%.

Пример 3.

Выполнение способа проводят, как описано в примере 1, с той разницей, что портландцементного клинкера берется 95%, гипса 2% сверх 100 и добавляют 5% механоактивированной цеолитсодержащей кремнистой породы. Прочность цемента при сжатии практически не изменяется.

Пример 4.

Выполнение способа проводят, как описано в примере 1, с той разницей, что портландцементного клинкера берется 75%, гипса 2% сверх 100 и добавляют 25% механоактивированной ЦКП. Прочность цемента при сжатии возрастает незначительно.

Результаты исследований представлены в таблице.

Таблица
Свойства портландцемента с минеральной добавкой
Содержание добавки, % Сроки схватывания, мин. Тонкость помола Прочность после 28 суток нормального твердения, МПа Марка цемента
начало конец остаток на сите 008, % при сжатии при изгибе
5 180 225 10,2 36,7 7,2 М300
10 185 240 10,7 47,9 8,0 М400
20 210 280 11,5 49,0 7,8 М500
25 225 305 12,4 37,2 7,4 М300
Контрольный портландцемент без добавок ПЦ-ДО
- 210 295 9,9 34,4 6,9 М300
Золопортландцемент по прототипу
40% золы и 5% цеолитового туфа 97 156 7,4 35,7 7,0 М300
Примечание: Все образцы выдержали испытание кипячением на равномерность изменения объема по ГОСТ 310.3-76.

Из представленных данных следует, что портландцемент с добавкой механоактивированной цеолитсодержащей кремнистой породы, полученный предложенным способом, удовлетворяет требованиям, предъявляемым ГОСТ 10178-85 к обычному портландцементу. Прочность при сжатии превышает прочность контрольного товарного портландцемента на 39,2%, а прочность золопортландцемента, полученного по способу-прототипу, - на 34,1%, что соответствует марке портландцемента не ниже М400. При этом значения прочности при изгибе, сроков схватывания, тонкости помола и результаты испытаний на равномерность изменения объема также удовлетворяют требованиям стандарта.

Таким образом, строительный портландцемент, полученный по заявляемому способу, обладает более высокими прочностными характеристиками. По сравнению с прототипом прочность при сжатии возрастает на 34,1-36,9%.

Предлагаемое изобретение является промышленно применимым, т.к. удовлетворяет следующим условиям:

- средство, воплощающее заявленный способ изготовления портландцемента с минеральной добавкой при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности строительных материалов, а именно в производстве портландцемента;

- заявленный способ изготовления портландцемента с минеральной добавкой обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно - повышение марочности портландцемента и упрощения технологии.

- для заявленного способа изготовления портландцемента с минеральной добавкой, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его получения с помощью описанных в заявке примеров.

Способ изготовления цемента с минеральной добавкой, включающий помол портландцементного клинкера, двуводного гипса и минеральной добавки, отличающийся тем, что после помола портландцементного клинкера и двуводного гипса полученный портландцемент смешивают с минеральной добавкой - механоактивированной в электромассклассификаторе цеолитсодержащей кремнистой породой, с размером частиц меньше 200 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцементный клинкер 80-90
Гипс двуводный 2% сверх 100%
Минеральная добавка, механоактивированная
цеолитсодержащая кремнистая порода, с размером
частиц меньше 200 мкм 10-20


 

Похожие патенты:
Изобретение относится к шлакощелочным вяжущим и может быть использовано в промышленности строительных материалов, для изготовления растворов и бетонов различного назначения.
Изобретение относится к отверждаемой цементирующей композиции, способу ее получения и к способу цементирования с использованием отверждаемой цементирующей композиции и может найти применение при первичном цементировании с использованием бурильных труб или при закупоривании и ликвидации скважин.
Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе портландцемента и может найти применение при изготовлении растворных и бетонных смесей, сухих строительных смесей, обладающих гидрофобным эффектом.
Изобретение относится к строительным материалам, к производству облегченных тампонажных цементов для умеренных температур. .

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при получении шлакощелочных вяжущих на основе магнезиально-железистых шлаков цветной металлургии для приготовления строительных растворов и бетонов.

Изобретение относится к производству материалов керамического назначения, в том числе керамических и цементных клинкеров, и может использоваться при производстве строительных материалов.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления огнеупорной бетонной футеровки тепловых агрегатов в различных отраслях.

Изобретение относится к способу и устройству для получения гидравлического вяжущего вещества. .

Изобретение относится к составу сульфоалюминатного цементного клинкера, полученного плавленым методом

Изобретение относится к технологии производства гидравлических цементов, используемых в составе строительных изделий

Изобретение относится к цементной промышленности. Способ получения клинкера из сырьевой смеси реализуется посредством установки, которая включает вращающуюся печь (8), в частности прекальцинатор; многоступенчатый циклонный подогреватель (9), присоединенный к указанной вращающейся печи (8) ниже по ходу потока относительно направления потока газообразных продуктов (11) сгорания, происходящего в указанной вращающейся печи (8); электрофильтр (10), присоединенный к указанному подогревателю (9) ниже по ходу потока относительно указанного направления потока газообразных продуктов (11) сгорания. Установка включает первое входное отверстие (17) для ввода сырьевой смеси в указанные газообразные продукты (11) сгорания, причем указанное входное отверстие (17) расположено ниже указанного подогревателя (9) и выше указанного электрофильтра (10) по ходу потока относительно указанного направления потока газообразных продуктов (11) сгорания. Она также включает второе входное отверстие (18) для подачи частично подогретой сырьевой смеси (14) из указанного электрофильтра (10) в указанный подогреватель (9). В данном способе используют электрофильтр в качестве неотъемлемой части подогревателя, что позволяет устранить один или более циклонов в подогревателе и повысить эффективность снижения содержания NOX и SOX на последующих стадиях очистки газообразных продуктов сгорания. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ переработки оксидных железосодержащих материалов относится к горной, металлургической и строительной промышленности и может быть использован при переработке техногенных отвалов, например, шлаков и шламов черной и цветной металлургии с получением железосодержащего концентрата и качественных цементов. Cпособ включает смешивание компонентов исходной шихты, содержащей оксидный железосодержащий материал, углеродистый восстановитель и карбонат кальция, восстановительный обжиг исходной шихты, разделение твердого компонента на железосодержащую и силикатную составляющие, причем перед смешиванием компонентов шихты проводят их сушку и гомогенизацию совместным помолом, а восстановительный обжиг исходной шихты ведут при 700-1200°C, разделение полученной смеси на силикатный и железосодержащий концентраты осуществляют пневматическим способом в циклонах, железосодержащий концентрат выводят из зоны обжига и после охлаждения подвергают повторной магнитной или электростатической, или пневматической сепарации, образующийся после повторной сепарации силикатный концентрат смешивают с силикатным концентратом, образовавшимся после первого пневматического разделения, а коллективный силикатный концентрат направляют на обжиг до клинкера, при этом перед обжигом в коллективный силикатный концентрат вводят корректирующие добавки в количестве не более 20 мас.% массы концентрата, а исходная шихта содержит, мас.%: карбонат кальция - 10,0-65,0, углеродистый восстановитель -3,0-14,0, оксидный железосодержащий материал - остальное. Изобретение развито в зависимом пункте формулы изобретения. Технический результат - одновременное получение железосодержащего концентрата и высококачественного портландцемента. 1 з.п. ф-лы, 13 табл.

Изобретение относится к способу корректировки состава портландцементного клинкера на основе высокосульфатной сырьевой смеси с содержанием SO3 более 2,0%. В способе корректировки состава алитового портландцементного клинкера на основе высокосульфатной сырьевой смеси, состоящей из карбонатной породы, глины, гипса и корректирующих добавок, включающем сушку сырьевых компонентов, анализ их химического состава, расчет состава сырьевой смеси, ее шихтовку, совместный помол её компонентов, гомогенизацию, кальцинацию, обжиг сырьевой смеси до клинкера и его помол с технологическими добавками, при содержании в сырьевой смеси SO3 более 2,0% расчет состава сырьевой смеси ведут в два этапа, на первом этапе расчет ведут на формирование в клинкере моноалюмината кальция СА при коэффициенте насыщения КН=1 и степенях насыщения СН=0 или СН=1, а на втором этапе расчет ведут на основе сырьевой смеси, компонентами которой являются клинкер, полученный на первом этапе расчета без учета SO3, и корректирующие добавки, при этом расчет ведут на получение алитового портландцементного клинкера, содержащего C3S, C2S и C4AF при коэффициентах насыщения КН=0,92-0,98, глиноземистых модулях p=1,7-4,0 и кремнеземных модулях n=2,0-3,0, а при шихтовке сырьевой смеси ее состав корректируют путем уменьшения количества рассчитанной глины от 4,0 до 20% и введения корректирующих добавок от 4,0 до 23%. Формула развита в зависимых пунктах. Технический результат - корректировка состава высокосульфатной сырьевой смеси для производства портландцементного клинкера при сохранении в его составе алита. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 11 табл.

Изобретение предназначено для производства высокомарочных и быстротвердеющих марок цемента. Установка содержит криогенную барабанную мельницу циклического действия в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата (7), криогенную машину Стирлинга (1) с конденсатором (2), емкость (3) для хранения криогенной жидкости с насосом высокого давления (6), линию слива (4) из конденсатора в емкость, линию подачи (5) из емкости в криостат, линию выпара (10) с фильтром (11). Криостат выполнен со съемной крышкой (15) и патрубками (13, 14) для заливки и выпара криогенной жидкости с запорными клапанами (16, 17). Криостат расположен между двух продольных роликов. Один из роликов (8) является приводным и связан с электродвигателем (9). Система охлаждения криогенной машины проходит через холодильник (22) и состоит из последовательно соединенных циркуляционного насоса (23), теплообменника (24) охлаждающей внешней среды и теплообменника (12) линии выпара. Линия подачи атмосферного воздуха (18) снабжена эжектором (19) и вымораживателем влаги и углекислоты (20). Через вымораживатель проходит линия слива. Линия паров криогенной жидкости соединяет газовую полость емкости и эжектор. В качестве криогенной жидкости для криопомола используют жидкий воздух. Изобретение обеспечивает повышение надежности и длительности работы установки. 1 ил.

Изобретение предназначено для производства высококачественного цемента. Установка содержит криогенную барабанную мельницу циклического действия в виде вращающегося теплоизолированного помольного криостата (7), криогенную машину Стерлинга (1) с конденсатором (2), линию подачи криогенной жидкости из емкости (3) для хранения криогенной жидкости в помольный криостат, линию выпара криогенной жидкости и линию подачи атмосферного воздуха (12) с охладителем (11) и вымораживателем влаги и углекислоты (18). На линии выпара криогенной жидкости размещен теплоизолированный ресивер (19). Через охладитель проходит линия выпара криогенной жидкости. Через вымораживатель проходит линия слива (4) криогенной жидкости из конденсатора криогенной машины в емкость. Насос высокого давления (6) линии подачи жидкого воздуха (5) расположен в емкости. Криостат расположен между двух продольных роликов. Один (8) из роликов связан с электродвигателем (9) и является приводным. Криостат выполнен со съемной крышкой (15) и патрубками (13, 14) для заливки и выпара криогенной жидкости с запорными клапанами (16, 17). В качестве криогенной жидкости для криопомола используют жидкий воздух. Изобретение обеспечивает повышение надежности и длительности работы установки. 1 ил.
Наверх