Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента


 


Владельцы патента RU 2469968:

Общество с ограниченной ответственностью "УралЭкоМет" (RU)

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для синтеза сульфатированного цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат - снижение энергоемкости, повышение прочности цемента. Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента, содержащая известняк, глинистый и сульфатный компоненты, в качестве сульфатного компонента содержит гидратный шлам, включающий, мас.% СаО 24,8-25,2, SiO2 0,38-0,43, Аl2О3 4,8-4,9, Fе2О3 8,7-8,9, SO3 33,5-34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: известняк 54,8-70,8, глинистый компонент 16,5-25,2, указанный гидратный шлам 4,0-28,7. 3 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области производства цемента и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известна сырьевая смесь для приготовления портландцемента, состоящая из известняка и глины (Тейлор, X. Химия цемента / Х.Тейлор. Пер с англ. - М.: Мир, 1996. - 560 с) [1]. Для ускорения клинкерообразования цементов на основе известной сырьевой смеси используют природный гипс, положительное влияние которого на процессы клинкерообразования сводится к взаимодействию сульфата кальция с имеющимися в сырьевой смеси примесями Na2O и KiO. При этом образуются легкоплавкие и летучие сульфаты щелочных элементов, способствующие образованию маловязкой жидкой фазы при более низких температурах и превращению сульфата кальция в эффективный плавень, способствующий ускоренному образованию клинкерных минералов. Недостатком введения природного гипса в портландцемент при его синтезе является стабилизация свободной извести и белита, являющаяся причиной торможения или даже отсутствия образования алита в продуктах обжига.

Известна сырьевая смесь для синтеза сульфосиликатного цемента, содержащая глину, известняк и фосфогипс (Атакузиев, Т.А. Сульфоминеральные цементы на основе фосфогипса / Т.А.Атакузиев, Ф.М.Мирзоев. - Т.: Из-во «ФАН», 1979. - 152 с.) [2]. Синтезируемый на основе известной сырьевой смеси цемент относится к малоэнергоемким, т.к. синтезируется при температуре до 1350°С. Данный цемент обладает повышенной сульфатостойкостью и скоростью твердения, но низкой прочностью, составляющей в среднем 20-30 МПа. Для повышения прочности получаемого цемента авторы использовали дорогие и дефицитные бокситы вместо глины, однако достичь существенного повышения прочности цемента им не удалось.

Известно применение низкоалюминатных сырьевых материалов для синтеза сульфосиликатного цемента (Сычева Л.И. Получение и свойства сульфатсодержащих цементов на основе низкоалюминатных сырьевых материалов / Л.И.Сычева, Д.В.Бакеев // Цемент и его применение, 2009. №6, с.117-120) [3]. Известная сырьевая смесь содержит известняк, фосфогипс, глину или золу уноса. За счет высокого содержания в клинкере цемента сульфат иона синтезируемый цемент является сульфатостойким и быстротвердеющим. Прочность цемента в 28 суточном возрасте при Sn=1 достигает 70 МПа. Используемая для приготовления данного цемента сырьевая смесь содержит в качестве сульфатирующего агента фосфогипс, который в своем составе содержит значительное количество фосфатов в растворимом состоянии. Фосфаты, попадая в клинкер цемента, являются причиной замедленного схватывания и набора прочности цемента. Кроме СаО и SO3 в составе фосфогипса не содержится в достаточном количестве иных, полезных для синтеза цемента, оксидов. Имеет значение и то, что не во всех регионах имеются запасы фосфогипса, достаточные для производства цемента в промышленных масштабах.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке сырьевой смеси для синтеза малоэнергоемкого, высокопрочного и сульфатостойкого цемента. Для решения поставленной задачи сырьевая смесь содержит известняк, глинистый и сульфатный компоненты, при этом в качестве сульфатного компонента смесь содержит гидратный шлам, включающий, мас. % СаО - 24,8…25,2, SiO2 - 0,38…0,43, Аl2О3 - 4,8…4,9, Fе2О3 8,7…8,9, SO3 - 33,5…34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Известняк - 54,8-70,8;

Глинистый компонент - 16,5-25,2;

Гидратный шлам - 4,0-28,7.

Сущность заявленного изобретения заключается в вовлечении в производство цемента сульфатсодержащих отходов промышленного производства, в составе которых помимо сульфата содержатся иные, полезные для производства цемента, оксиды, в частности оксиды алюминия и железа, и совсем не содержится фосфатов, которые могут отрицательно влиять на сроки схватывания и твердения цемента. Полезные для технологии цемента оксиды Аl2O3 и Fе2О3 учитываются при расчете сырьевой смеси и способствуют повышению прочности сульфатированных цементов на основе такой сырьевой смеси. Комплексное воздействие полезных оксидов и отсутствие фосфатов в сырьевой смеси позволяет получить цемент с высокими механическими свойствами и хорошей кинетикой твердения. При максимальном содержании в сырьевой смеси известняка и минимальном содержании гидратного шлама смесь шихтуется на получение в цементе минимального количества сульфатированных минералов, только сульфоалюмината кальция С4А3СS, при этом по содержанию сульфатов цемент удовлетворяет требованиям действующих нормативных документов, а модульные характеристики цемента составляют Кн=1. Сн=0. При минимальном содержании в сырьевой смеси известняка и максимальном содержании гидратного шлама смесь шихтуется на получение в цементе максимального количества сульфатированных минералов, а модульные характеристики цемента составляют Кн=1. Сн=1. При этом цемент по содержанию сульфатов не отвечает требованиям действующих нормативных документов, но является высокопрочным, быстротвердеющим и сульфатостойким.

ПРИМЕР.

Для приготовления сульфатированного цемента использовались компоненты, химический состав которых приведен в табл.1.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=1 на основе гидратного шлама имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 54,8;

Глина - 25,2;

Гидратный шлам - 28,7.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=1 на основе фосфогипса имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 59,2;

Глина - 20,1;

Фосфогипс - 20,7.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=0 на основе гидратного шлама имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 70,8;

Глина - 16,5;

Гидратный шлам - 4,0.

Сырьевая смесь для приготовления цемента с модульными характеристиками: Кн=1, Сн=0 на основе фосфогипса имела в своем составе, мас.%:

Известняк - 71,4;

Глина - 25,6;

Фосфогипс - 3.

В качестве гидратного шлама использовались отходы (осадки) от реагентной очистки сточных вод. Сырьевые смеси для приготовления цементов гомогенизировались путем совместного помола, прессовались при усилии прессования 200 МПа и подвергались обжигу при температуре 1300°С. Полученный подобным образом клинкер измельчался до остатка на сите №008 не более 15% и у них определялись физико-механические свойства. Результаты определения физико-механических свойств цементов представлены в табл.2 и табл.3.

Результаты испытаний свидетельствуют, что цемент на основе гидратного шлама имеет меньшие сроки схватывания и ускоренный набор прочности, чем цемент на основе фосфогипса. Прочностные свойства цемента, синтезированного из сырьевой смеси с гидратным шламом выше, чем у цемента на основе фосфогипса, приблизительно на 10%.

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Таблица 1
Химический состав сырьевой смеси и клинкера, мас.%
Компонент СаО SiO2 Al2O3 2О3 SO3 P2O5 Δmпрк Сумма
Известняк 56,35 0,041 0,064 0,038 0,01 0,014 42,8 99,4
Глина 1,21 50,7 20,9 12,8 1,4 0,17 12,5 99,68
Гидратный шлам 24,82 0,38 4,82 8,74 33,57 0 27,14 99,47
Фосфогипс 31,6 0,87 0,02 1,22 44,8 1,32 20,1 99,93
Клинкер на основе гидратного шлама 52,37 17,93 8,85 7,48 13,02 0,336 0 99,98
Клинкер на основе фосфогипса 52,99 19,66 7,65 4,91 14,29 0,488 0 99,98

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента

Таблица 2
Результаты испытаний портландцемента*
Тип клинкера Вещественный состав SO3, % S, м2/кг R008, % НГ, % Сроки схватывания, ч-м В/Ц РК
клинкер гипс нач. кон.
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=0 96,0 4,0 3,8 349 9,6 28,3 2-35 4-45 0,4 115
На основе фосфогипса с Кн=1, Сн=0 96,0 4,0 3,8 342 12,5 26,2 6-25 7-45 0,4 115
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=1 100 0 13,0 348 5,6 31,9 2-15 3-45 0,4 116
На основе фосфогипса с Кн-1, Cн=1 100 0 14,3 336 8,9 32,3 4,25 7-40 0,4 114

* S - удельная поверхность; R008 - остаток на сите №008; В/Ц - водоцементное соотношение; НГ - нормальная густота; РК - расплыв конуса

Таблица 3
Результаты испытаний цемента
Тип клинкера Предел прочности при сжатии, МПа, через, суток
2 7 14 28
На основе гидратного шлама с Кн=1, Сн=0 21,8 31,1 42,5 48,2
На основе фосфогипса с Кн=1, Сн=0 19,4 27,8 38,5 43,3
На основе гидратного шлама 23,5 34,5 45,3 49,9
На основе фосфогипса 20,6 28,1 39,4 44,2

Сырьевая смесь для синтеза сульфатированного цемента, содержащая известняк, глинистый и сульфатный компоненты, отличающаяся тем, что в качестве сульфатного компонента смесь содержит гидратный шлам, включающий, мас.%: СаО 24,8-25,2, SiO2 0,38-0,43, Аl2О3 4,8-4,9, Fе2О3 8,7-8,9, SO3 33,5-34,1, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Известняк 54,8-70,8
Глинистый компонент 16,5-25,2
Гидратный шлам 4,0-28,7


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам смеси для производства клинкера, который может быть использован в производстве цемента. .

Изобретение относится к способу переработки мелкодисперсных натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия. .

Изобретение относится к производству строительных материалов. .

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, к производству цементного клинкера с использованием обычных природных сырьевых материалов. .
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству клинкера - полуфабриката цемента. .
Изобретение относится к составу сырьевой смеси для производства портландцементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов. .
Изобретение относится к составу смеси для получения цемента и может найти применение в промышленности строительных материалов. .
Изобретение относится к составу сырьевой смеси для производства портландцементного клинкера. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к цементному производству, где может быть использовано при приготовлении цементной сырьевой смеси для получения дорожного и высокоактивного портландцементного клинкера.

Изобретение относится к технологии строительных материалов и может быть использовано для производства быстротвердеющего цемента и бетона. .

Изобретение относится к способу получения портландцемента. В способе получения портландцемента из сырьевой смеси, содержащей карбонатный, глинистый компоненты, корректирующие добавки и фторсодержащий минерализатор обжига сырьевой смеси, в качестве фторсодержащего минерализатора используется бифторид аммония, вводимый в состав цементной сырьевой смеси в количестве 0,23-0,70% (мас.), а сырьевая смесь содержит карбонатный компонент с размером частиц фракции (80-500) мкм в количестве до 70%, и частиц карбонатного компонента с размером частиц (0-80) мкм - не менее 30%. Технический результат: повышение технико-экономических показателей производства портландцемента и интенсификация процесса обжига сырьевой смеси при получении клинкера во вращающейся печи. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам добавок, используемых при производстве цементных клинкеров. Технический результат заключается в снижении влажности шлама и сохранении его технологически приемлемой подвижности в течение длительного времени. Разжижитель цементно-сырьевого шлама содержит композицию лигносульфонатов и полимерных производных ароматических сульфокислот, в которую дополнительно введен мономерный органический электролит и добавка пластифицирующе-воздухововлекающего действия при соотношении компонентов, мас.%: лигносульфонаты - 20-55; полимерные производных ароматических кислот - 40-70; мономерный органический электролит - 1-5; добавка пластифицирующее-воздухововлекающего действия - 1-5. 4 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к технологии производства портландцементного клинкера, а именно к составам сырьевых смесей, используемых для получения строительных материалов, применяемых при строительстве нежилых помещений, а также тротуарной и аэродромной плитки. Технический результат заключается в снижении температуры обжига (обычно температура обжига составляет 1450°С, по заявляемому способу - не более 1250°С), в увеличении скорости затвердевания и повышении коррозионной стойкости смеси. Сырьевая смесь для получения гидравлического цемента включает алюмосиликатный, гипсовый и известняковый компоненты, в качестве алюмосиликатного компонента используют золу сжигания шлам-лигнина, в качестве гипсового компонента используют фторгипс, а в качестве известнякового компонента используют карбидный ил при следующем соотношении компонентов, мас.%: зола сжигания шлам-лигнина 20-25, фторгипс 45-50, карбидный ил 27-30. 2 ил., 3 табл., 5 пр.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для производства портландцементного клинкера и серной кислоты. Способ по первому варианту включает предварительный подогрев высокосернистого цементного сырья, содержащего до 40% масс. серы в циклонных теплообменниках, прокаливание к кальцинаторе, обжиг в цементный клинкер во вращающейся печи обжига в присутствии высокосернистого топлива, подаваемого противотоком к сырью, и последующее охлаждение в холодильнике с отделением и отводом образующихся при этом газов по байпасу в систему получения серной кислоты из оксидов серы с последующим выводом дымовых газов в дымовую трубу, при этом в кальцинатор и на вход в печь обжига подают углеродсодержащий материал - нефтяной кокс с содержанием серы до 5% серы в количестве до 20% от массы сырья. По второму варианту при прямотоке подачи цементного сырья и высокосернистого топлива в печь обжига углеводородный материал - нефтяной кокс вводят непосредственно на вход в печь обжига, а дымовые газы отводят в систему получения серной кислоты непосредственно из выхода печи обжига. Технический результат- получение клинкера необходимого качества из высокосернистого цементного сырья-гипса или сернистого кальция и одновременное упрощение технологии его получения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к производству строительных материалов, конкретно к технологии приготовления исходной цементной сырьевой смеси с добавкой фторсодержащего минерализатора на основе мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, ее спеканию с последующим помолом клинкера и получением портландцемента. Технический результат - снижение удельного расхода фторсодержащего минерализатора на обжиг клинкера, снижение себестоимости портландцемента, возможность использования фторсодержащего минерализатора на цементных заводах с повышенным содержанием щелочей в основном сырье, повышение производительности печей обжига клинкера. В способе получения портландцемента, включающем получение портландцементного клинкера смешиванием и спеканием исходной цементной сырьевой смеси, содержащей кальциевый, алюмосиликатный, железистый компоненты и фторсодержащий минерализатор в виде фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, последующее охлаждение и помол портландцементного клинкера, отличающемся тем, что смешивание проводят при подаче мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов в смесь для получения портландцементного клинкера в количестве 0,05÷0,095% вес. в пересчете на фтор, при этом в отходах поддерживают мольное отношение фторида натрия к фториду алюминия 2,2÷2,7, а помол клинкера проводят с гипсом или с активной минеральной добавкой и гипсом. В качестве мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия используют: пыль электрофильтров, хвосты флотации угольной пены, смесь пыли электрофильтров и хвостов флотации угольной пены, смесь шлама газоочистки, пыли электрофильтров и хвостов флотации угольной пены, смесь шлама газоочистки и пыли электрофильтров, смесь шлама газоочистки и хвостов флотации угольной пены. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 6 з.п. ф-лы, 9 табл.
Наверх