Интенсификатор помола цементного клинкера


 


Владельцы патента RU 2528332:

Открытое акционерное общество "Полипласт" (ОАО "Полипласт") (RU)

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам добавок, используемых для интенсификации помола цементного клинкера. Интенсификатор помола цементного клинкера, содержащий пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, включающей олигомеры с числом нафталиновых ядер от 2 до 25, в качестве пластификатора содержит композицию олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов - лигносульфонатов, обработанных триэтаноламином при соотношении компонентов (масс.%): лигносульфонаты - 60-90, триэтаноламин - 10-40, водорастворимого соединения кремния - олигомерных силанол, содержащих по крайней мере 1 связь кремния с sp3-гибридизованным углеродом и смеси средних солей серосодержащих кислот со степенями окисления +6, +2 и -2 в соотношении 20-30:35-40:35-40, при следующем соотношении компонентов (масс.%): олигомерные продукты конденсации нафталинсульфокислоты - 30-97, модифицированные лигносульфонаты - 1-50, водорастворимое соединение кремния - 1-10, смесь средних солей серосодержащих кислот - 1-10. Технический результат - повышение эффективности помола клинкера при малых дозировках интенсификатора помола. 4 табл.

 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к составам добавок, используемых для интенсификации помола цементного клинкера.

В настоящее время в промышленности строительных материалов остро стоит задача, связанная с энергосбережением в производстве цемента, затраты на электроэнергию при помоле которого в среднем составляют около 10-11%, а на ряде предприятий достигают 15% от общих затрат в себестоимости цемента. Для повышения энергоэффективности на стадии помола в мировой цементной промышленности весьма широко используются химические добавки, интенсифицирующие помол. Действие интенсификаторов помола можно разделить на две составляющие: изменение параметров помола в мельнице и влияние на свойства готового продукта. Существуют различные виды интенсифицирующих помол добавок: триэтаноламин (ТЭА), мылонафт, соапсток, сульфит-спиртовая барда и др.

Наиболее эффективны амины и многоатомные спирты. Они оказывают влияние за счет снижения агломерации, а также предотвращают залечивание образовавшихся в процессе помола микротрещин. Добавляемое количество подобных интенсификаторов составляет всего 0,01-0,1% от веса клинкера [Тейлор X. Химия цемента. Пер. с англ. - М.: Мир, 1996. - 560 с.], однако последующее использование полученных цементов на стадии производства бетонов в комплексе с суперпластификаторами часто приводит к расслоению бетонных смесей и снижению прочностных характеристик бетонов.

Наиболее близким аналогом для предлагаемого изобретения является добавка, применяемая в качестве компонента в вяжущем [а.с. №1772097, C04B 28/04. Опубл 30.10 1992 г. Бюл. №40].

В данном изобретении при помоле клинкера использовалась пластифицирующая добавка на основе олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. При этом интенсификатор дополнительно содержал соль нафталинсульфокислоты и характеризовался следующим олигомерным составом, масс.%: олигомеры с 2-4 ядрами нафталина 2,0-4,5, олигомеры с 5-9 ядрами 12,5-26,5, олигомеры с 10-12 ядрами 8,5-25,0, олигомеры с 13-14 ядрами 12,5-18,5, олигомеры с 15-17 ядрами 32.0-50.0, олигомеры с числом ядер нафталина более 17 2-10.

Недостатком прототипа является то, что как интенсификатор помола он работает при высоких дозировках, а образующийся цемент не всегда совместим с пластифицирующими добавками при их введении на стадии производства бетонов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание интенсификатора, эффективного при помоле цементного клинкера уже при малых дозировках и совместимого с основными типами пластифицирующих добавок в процессе производства (в технологии) бетона.

Поставленная задача решается тем, что в интенсификаторе помола цементного клинкера, содержащем пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, включающей олигомеры с числом нафталиновых ядер от 2 до 25, в качестве пластификатора используют композицию олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов - лигносульфонатов (ЛСТ), обработанных триэтаноламином (ТЭА) при соотношении компонентов (масс.%):

лигносульфонаты - 60-90

триэтаноламин - 10-40

водорастворимого соединения кремния - олигомерных силанол, содержащих по крайней мере 1 связь кремния с sp3-гибридизованным углеродом и смеси средних солей серосодержащих кислот со степенями окисления +6, +2 и -2 в соотношении 20-30:35-40:35-40;

при следующем соотношении указанных компонентов (масс.%):

олигомерные продукты конденсации нафталинсульфокислоты 30-97
модифицированные лигносульфонаты 1-50
водорастворимое соединение кремния 1-10
смесь средних солей серосодержащих кислот 1-10

Механизм диспергирующего действия интенсификатора помола заключается в адсорбции анионных молекул предлагаемой добавки, имеющей в своем строении ароматические кольца, на активных центрах кальция в микротрещинах клинкера, что уменьшает поверхностную энергию, создавая расклинивающий эффект и облегчает разрушение твердого тела. Добавка также стабилизирует дисперсное состояние материала, покрывая поверхность частиц и уменьшая возможность их обратного слипания (коагуляции).

Использование предлагаемого интенсификатора помола цементного клинкера позволяет обеспечить синергический эффект, вследствие чего для достижения требуемой удельной поверхности цемента или повышения производительности мельницы по сравнению с прототипом требуется существенно меньшая дозировка добавки. Так для прототипа диапазон дозировок составляет от 0,3% до 5%, а для предлагаемого интенсификатора - 0,025-0,05%.

Соотношение компонентов в предлагаемом в изобретении интенсификаторе помола цементного клинкера подобрано экспериментально.

Более подробно техническая сущность изобретения и достигаемые эффекты могут быть проиллюстрированы следующими примерами, которые не исчерпывают все возможные варианты интенсификатора помола, но помогают нагляднее продемонстрировать его свойства.

В качестве интенсификатора-прототипа используют Полипласт СП-1 по ТУ 5870-005-58042865-05.

Интенсификатор помола цементного клинкера по изобретению получают путем простого смешения компонентов в виде водного раствора с массовой долей сухих веществ 5-40% или в виде сухой добавки. Состав образцов интенсификатора помола (масс. %), прошедших испытания, представлен в таблице 1. В качестве олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты использовали полиметиленнафталинсульфокислоты натриевую соль. В качестве водорастворимого соединения кремния использовали метилсиликонат натрия ГКЖ-11 - в образцах 1, 3, 4, 7, 10, 12; этилсиликонат натрия ГКЖ-10 - в образцах 2, 5, 6, 8, 9, 11.

Эффективность действия интенсификаторов оценивали сравнивая параметры работы мельницы и характеристики цементов при использовании предлагаемого интенсификатора и прототипа. Результаты приведены в таблице 2. Прототип вводился в дозировке 0,5%, а интенсификатор по изобретению - 0,03%.

В ходе испытаний производительность работы мельницы фиксировалась по показаниям весовых дозаторов. Оценка влияния интенсификаторов проводилась по остатку на сите №008, удельной поверхности, нормальной густоте, срокам схватывания и прочности при сжатии в 2- и 28-суточном возрасте, определенном по ГОСТ 310.4-81. Остаток на сите №008 находился в пределах 6-11 масс.%. Вначале в течение 4 ч мельница выводилась на стабильный режим работы с интенсификатором, далее фиксировались параметры работы мельницы и отбирались пробы для проведения физико-механических испытаний цементов.

Использование интенсификатора помола по изобретению по сравнению с прототипом позволяет на 3,5-6,3% увеличить производительность промышленных мельниц при сохранении качества выпускаемого цемента; оптимальная дозировка интенсификатора помола по изобретению колеблется в интервале 0,025-0,030 масс.% по сухому веществу. В этом интервале его значений наблюдается максимальное увеличение производительности мельницы и возрастание прочностных характеристик цемента.

В таблице 3 представлены результаты изучения совместимости цементов, полученных с применением предлагаемого по изобретению интенсификатора помола цементного клинкера и прототипа, с добавками-пластификаторами трех основных типов.

Из анализа полученных при проведении испытаний результатов видно, что применение предлагаемого в изобретении интенсификатора помола цементного клинкера по сравнению с прототипом приводит к заметному повышению связности (однородности) бетонных смесей. Так при использовании цемента, полученного с интенсификатором-прототипом, водоотделение составило 0,9-1,5% при использовании нафталинсульфоната и лигносульфоната соответственно, а при введении поликарбоксилата наблюдалось расслоение бетонной смеси. При использовании цемента, полученного с интенсификатором помола по изобретению, со всеми добавками были получены связные смеси с величиной водоотделения 0,7-0,8%.

Результаты сопоставительных испытаний бетонов на основе цементов, полученных с применением предлагаемого в изобретении интенсификатора помола цементного клинкера и с применением интенсификатора-прототипа, приведены в табл.4. При использовании в технологии бетона всех трех наиболее распространенных типов пластифицирующих добавок (на основе лигносульфонатов, нафталинсульфонатов и поликарбоксилатов) наблюдалось улучшение прочностных характеристик в случае цемента, полученного с применением интенсификтора помола по изобретению. Так при применении добавок лигносульфоната и нафталинсульфоната в возрасте 28 суток бетоны на основе цемента, произведенного с применением интенсификатора по изобретению, обладают прочностью на сжатие на 10% и 15% выше по сравнению с бетоном на основе цемента, произведенного с применением интенсификатора-прототипа и теми же добавками. Наблюдается также увеличение ранней прочности бетона. В возрасте 1 суток при использовании лигносульфонатов и нафталинсульфонатов (строки 1 и 4, 2 и 5 соответственно) прочность бетона на цементе, полученном с интенсификатором помола по изобретению, на 33-34% выше; при использовании добавки поликарбоксилатного типа прирост составил 27% (строки 3, 6).

Таким образом, предлагаемый интенсификатор помола цементного клинкера эффективен при помоле цементного клинкера уже при малых дозировках и совместим с основными типами пластифицирующих добавок, используемых в технологии бетона.

Таблица 2
Влияние интенсификаторов помола на работу мельницы типоразмером Д3,2∗15 м и качество цемента
Показатели качества Вид и содержание добавки
Прототип, 0,5% Интенсификатор по изобретению, 0,3%
Образец №1 Образец №2 Образец №3 Образец №4 Образец №5 Образец №6 Образец №7 Образец №8 Образец №9 Образец №10 Образец №11 Образец №12
Производительность мельницы, т/час 80.0 84.0 83.5 84.1 84.5 83.7 83.9 85.0 83.5 82.9 83.4 84.2 84.3
Увеличение производительности мельницы, % 11.0 16.6 15.9 16.7 17.2 16.1 16.4 17.9 15.9 15.0 15.7 16.8 17.0
Остаток на сите 008, % 7.6 7.5 6.8 6.5 7.2 6.3 7.1 7.4 7.2 6.2 6.4 6.5 6.9
Удельная поверхность, м2/кг 300 333 350 370 386 342 420 450 380 410 350 395 376
Нормальная густота, % 23.2 23.0 22.7 21.9 22.4 22.6 21.5 23.0 22.0 22.5 21.8 22.6 22.3
Начало схватывания, мин 159 173 175 181 181 177 170 184 173 179 185 180 183
Конец схватывания, мин 240 252 249 256 261 253 262 255 248 267 251 266 255
Таблица 3
Характеристики бетонных смесей (цемент 350 кг/м3, В/Ц=0,51)
№ н/п Интенсификатор при помоле цемента Вид и количество добавки Показатель
Плотность, кг/м3 Осадка конуса, см Водоотделение, % Воздухововлечение, %
Сразу Через 30 мин
1 Прототип Лигносульфонат 0,25% 2370 18.0 5.0 1.5 4.3
2 Прототип Нафталинсульфонат 0,45% 2415 21.0 15.0 0.9 3.5
3 Прототип Поликарбоксилат 0,15% 2390 15.0 Расслоение
4 Образец №1 Лигносульфонат 0,25% 2421 19.5 16.5 0.8 3.5
5 Образец №6 Лигносульфонат 0,25% 2490 20.0 16.5 0.8 3.0
6 Образец №2 Нафталинсульфонат 0,45% 2423 21.5 17.0 0.7 3.6
7 Образец №8 Нафталинсульфонат 0,45% 2446 21.0 16.0 0.7 3.2
8 Образец №3 Поликарбоксилат 0,15% 2431 22.0 17.5 0.8 3.6
9 Образец №10 Поликарбоксилат 0,15% 2458 21.5 17.5 0.7 5.9
Таблица 4
Совместимость интенсификаторов помола с добавками пластифицирующего типа на примере прочностных характеристик бетонов
№ п/п Интенсификатор Вид и количество добавки Прочность бетона на сжатие, МПа, в возрасте, суток
1 7 28
1 Прототип Лигносульфонат 0,25% 4,5 18,0 27,1
2 Прототип Нафталинсульфонат 0,45% 5,6 19,3 29,0
3 Прототип Поликарбоксилат 0,15% 5,5 19,7 28,5
4 По изобретению Лигносульфонат 0,25% 6,0 20,5 29,8
5 По изобретению Нафталинсульфонат 0,45% 7,5 23,7 33,9
6 По изобретению Поликарбоксилат 0,15% 7,0 22,3 32,4
* Результаты представлены на основе образца №1

Интенсификатор помола цементного клинкера, содержащий пластификатор сульфонатного типа на основе смеси олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, включающей олигомеры с числом нафталиновых ядер от 2 до 25, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют композицию олигомерных продуктов конденсации нафталинсульфокислоты, модифицированных лигносульфонатов - лигносульфонатов, обработанных триэтаноламином, при соотношении компонентов, мас.%:

лигносульфонаты 60-90
триэтаноламин 10-40

водорастворимого соединения кремния - олигомерных силанол, содержащих по крайней мере 1 связь кремния с sp3-гибридизовнным углеродом и смеси средних солей серосодержащих кислот со степенями окисления +6, +2 и -2 в соотношении 20-30:35-40:35-40, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
олигомерные продукты конденсации нафталинсульфокислоты 30-97
модифицированные лигносульфонаты 1-50
водорастворимое соединение кремния 1-10
смесь средних солей серосодержащих кислот 1-10



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области измельчения материалов, в частности к составам добавок, используемых для интенсификации помола клинкера при производстве цемента, при помоле шамота, боксита, корунда, периклаза, кварцита, угля, глинозема, доломита, руды и рудных концентратов.

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве цементов различного назначения с активными минеральными добавками.

Изобретение относится к составу портландцемента и может быть использовано для получения новых видов цементов, используемых в строительстве, а также строительных растворах и бетонах на их основе.

Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения новых видов цементов, применяемых в строительстве, а также строительных растворах и бетонах на их основе.

Изобретение относится к составу цемента и может быть использовано в строительных растворах и бетонах на его основе. .

Изобретение относится к составу биоцидного портландцемента и может быть использовано в строительных растворах и бетонах на его основе. .

Вяжущее // 2466108
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения вяжущего и изделий на его основе, причем для его производства может быть применен портландцементный клинкер, хранившийся длительное время, в том числе во влажных условиях.
Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения строительных растворов и бетонов на их основе. .

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к изготовлению гидрофобных портландцементов и материалов на их основе. Технический результат - получение портландцемента, обладающего гидрофобными свойствами c увеличенными сроками его хранения в условиях высокой относительной влажности воздуха, без снижения качества цементного раствора и бетона на его основе. Гидрофобный цемент, включающий портландцемент и гидрофобизатор, причем портландцемент представлен в виде портландцементного клинкера, природного двуводного сульфата кальция, гидрофобизирующей добавки, содержащей смесь торфа и графита при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас.%: торф - 0,5-99,5, графит - 0.5-99,5; или смесь торфа и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас.%: торф - 0,5-99,5, уголь - 0,5-99,5; или смесь графита, угля при следующем соотношении в пересчёте на абсолютно сухое вещество, мас.%: графит - 0,5-99,5, уголь - 0,5-99,5; или смесь торфа, графита и угля при следующем соотношении в пересчете на абсолютно сухое вещество, мас.%: торф - 0,5-99,5, графит - 0,5-99,5, уголь - 0,5-99,5 и дополнительно содержит добавку-пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцементный клинкер - 94,96-95,52, природный двуводный сульфат кальция - 3,96-3,98, гидрофобизирующая добавка - 0, 28- 0,30, добавка-пеногаситель - 0,20-0,80. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве различных бетонных и растворных смесей. В способе приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций, включающий совместное измельчение активной минеральной добавки, портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного граншлака, их смешивание, добавление высококальциевой золы в вяжущее осуществляют в момент приготовления бетонной или растворной смеси в пределах соотношения 10:90 - 50:50. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - снижение энергозатрат без снижения прочности и без повышения деформации расширения. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к производству облегченных тампонажных цементов, и может быть использовано в нефтегазовой отрасли при цементировании скважин, имеющих умеренную температуру. Способ получения цемента включает сушку кремнеземистой осадочной породы, ее смешивание и измельчение с портландцементным клинкером и гипсом, указанная сушка производится при температуре 350 - 400°С, а в качестве указанной кремнеземистой осадочной породы используют диатомит Ильинского месторождения, содержащий в пересчете на сухое вещество, мас.%: диоксид кремния 72,0 - 75,0; оксид алюминия 10,5 - 12,0; оксид кальция 0,5 - 0,6; оксид железа 5,0 - 5,5; оксид магния 0,3 - 0,6; оксид титана 0,71 - 0,75; примеси остальное. Технический результат - повышение прочности тампонажного облегченного цемента. 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству гидравлических цементов и технологии их измельчения. Интенсификатор помола цемента содержит в своем составе кремнийорганические соединения нефункционального типа в виде полифенилсилоксана ПФС и диметилсилоксанового каучука СКТН при следующем соотношении компонентов, мас.%: полифенилсилоксан ПФС 40-60, диметилсилоксановый каучук СКТН 60-40. В способе применения указанного интенсификатора осуществляют его смешивание в процессе помола с цементным клинкером в количестве 0,1-0,5% от его массы. Для активизации реакционной способности нефункциональных кремнийорганических соединений, входящих в состав интенсификатора, используют метод механоактивации, в результате чего на их поверхности образуются ионы O2Si2- и O3Si3-, являющиеся активными центрами присоединения частиц цементного клинкера в твердофазной химической реакции. Технический результат - повышение уровня воздействия кремнийорганических соединений КОС нефункционального типа в составе интенсификатора помола на процесс размельчения цементного клинкера, повышение размолоспособности клинкера, уменьшение агрегации частиц цементного клинкера и их налипание на мелющие поверхности, управление процессом структурообразования цемента и регулирование его физико-техническими свойствами, применение в составе интенсификатора помола кремнийорганических соединений, являющихся побочными продуктами химического производства, безвредными для здоровья людей и окружающей среды, повышение прочности изделий и строительных конструкций, изготовленных на основе модифицированного цементного композита. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству смешанных вяжущих, предназначенных для низкомарочных бетонов и растворов, которые могут найти применение для малоэтажного и коттеджного строительства. Техническим результатом изобретения является повышение качества и адгезионной прочности смешанных вяжущих, сокращение расхода цемента и утилизация промышленных отходов при их производстве. Cмешанное механоактивированное вяжущее общестроительного назначения, включающее глину, портландцемент М400, в качестве основного компонента содержит золу от сжигания лузги подсолнечника, следующего химического состава, мас.%: SiO2 - 8,64, Al2O3 - 8, Fe2O3 - 2,4, CaO+ MgO - 40,59, SO3 - 6,41, R2O - 20,16, прочие - 13,83, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина 15-35, цемент 15-25, зола от сжигания лузги подсолнечника - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к составу и способу изготовления наноцемента (НЦ) на основе портландцементного клинкера (ПК) и модификатора (М) -нафталинсульфонатов (НС). Состав и способ могут быть использованы в цементной промышленности и строительной индустрии. ПК включает минеральные фазы - алит и белит (блочные микрокристаллы), алюминаты и алюмоферриты кальция, а частицы заключены в нанооболочки (капсулы) из НС толщиной 30-100 нм при удельной поверхности 400-600 м2/кг. В НЦ по изобретению молекулярная масса (ММ) НС в капсулах 600-800 Да. Поверх капсул расположен диффузный слой (Д-слой) из дросселированных при помоле НС с ММ 300-600 Да, а под капсулами - слой травленых минеральных фаз (ТМФ-слой) - результат контактного взаимодействия при наклеивании капсул кислотного характера на щелочную алитовую подложку. Толщина ТМФ-слоя 2-50 нм. Он включает наноблоки алита размерами 1-20 нм. Технический результат - повышение сохраняемости НЦ не менее 1 года без потерь прочности, водоредуцирующий фактор и защита цементного камня от карбонизации; ускорение роста прочности НЦ и бетона на его основе и повышение ее уровня на 3-4 класса против портландцемента. НЦ включает сульфатно-кальциевый компонент и минеральные добавки, как активные, так и наполнители. Способ изготовления НЦ - совместный помол указанных компонентов до достижения: а) полноты покрытия капсул Д-слоем по критерию минимальной степени агрегации частиц, определяемой по методу воздухопроницаемости; б) полноты покрытия ПК-компонента ТМФ-слоем по критерию двойного максимума на графике тепловыделения приготовленного из продукта помола цементного теста в процессе схватывания в калориметре. Оба показателя интегральные и характеризуют готовность продукта. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл., 5 пр.

Изобретение относится к производству вяжущих материалов, может быть использовано для получения общестроительных цементов. Технический результат заключается в расширении ассортимента широкодоступных активных минеральных добавок для производства цемента, расширении сырьевой базы эффективных, широкодоступных активных минеральных добавок для производства цемента, повышении качества и снижении себестоимости производства цемента, утилизации крупнотоннажных техногенных отходов ТЭЦ и разработке способа приготовления широкодоступной активной минеральной добавки. Активная минеральная добавка для цемента содержит низкокальциевые золошлаковые отходы ТЭЦ с содержанием оксида алюминия 17,75% и гипсосодержащий компонент, в качестве которого используют побочный продукт производства фосфорной кислоты фосфогипс, при следующем соотношении компонентов, мас. %: золошлаковые отходы - 66,7; фосфогипс - 33,3. 2 н.п. ф-лы, 6 табл.
Наверх