Способ утилизации отходов производства магнийсиликатного проппанта



Способ утилизации отходов производства магнийсиликатного проппанта
Способ утилизации отходов производства магнийсиликатного проппанта

 


Владельцы патента RU 2582162:

Общество с ограниченной ответственностью "Староцементный завод" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "ФОРЭС" (RU)

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении цементов различного назначения c добавками. Технический результат - охрана окружающей среды и повышение прочности цемента. Способ утилизации отходов производства магнийсиликатного проппанта, представляющих собой пылеунос обжига серпентинита, невозвратную пыль, образующуюся при грануляции, сушке, рассеве и обжиге проппанта-сырца, а также спеки, образующиеся при обжиге проппанта-сырца, указанные отходы вводятся в портландцемент в качестве функциональной техногенной минеральной добавки в количестве не более 20 мас.%, причем спеки, образующиеся при обжиге проппанта-сырца, предварительно измельчают до фракции менее 30 мкм. 3 табл.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении добавочных цементов различного назначения.

Потребность в вяжущих строительных материалах в настоящее время огромна и удовлетворить ее только за счет высококачественного портландцемента, применяемого в ответственном строительстве, не представляется возможным. В этой связи для увеличения объемов производства, а также снижения энергетических и материальных затрат производят вяжущие составного типа, которые кроме клинкерной части содержат различные минеральные добавки. В качестве природных минеральных добавок находят широкое применение диатомит, трепел, опока, горелые глинистые породы, волластонит, цеолитсодержащие кремнистые породы и т.д. (см., например, патенты РФ №2122530, №2440939, заявку на изобретение №2011118793). Однако, с точки зрения доступности, стоимости и экологической безопасности особый интерес представляют техногенные минеральные добавки, являющиеся отходами различных добывающих и перерабатывающих производств, а строительная отрасль является одной из областей народного хозяйства, которая может и должна использовать значительные количества техногенных отходов. В качестве искусственных минеральных добавок применяют промышленные отходы: гранулированные доменные шлаки, нефелиновый шлам, золу - уноса, образующуюся при сжигании угля и пр. (см., например, патент РФ №2497767).

Одним из видов крупнотоннажных техногенных отходов являются отходы производства керамических магнийсиликатных проппантов. Проппанты предназначены для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта и представляют собой прочные керамические гранулы. Сырьем для производства магнийсиликатных проппантов служат серпентинит и/или дунит как самостоятельно, так и в смеси с природным кварцполевошпатным песком. В процессе производства исходное сырье подвергают термообработке при температуре выше 700°C, измельчению до фракции менее 20 мкм, гранулированию с использованием в качестве пластификатора глины и обжигу гранул при температуре выше 1200°C. Основными отходами производства являются тонкодисперсная пыль и отходы термообработанного серпентинита с различных технологических переделов, а также спеки, образующиеся при обжиге сырцовых гранул. В настоящее время отходы подвергаются захоронению на соответствующих полигонах в рамках существующего природоохранного законодательства.

В этой связи представляет интерес принципиальная возможность использования магнийсиликатного сырья в качестве минеральной добавки к портландцементу.

Известен патент РФ №1769501, в котором в качестве одного из компонентов минеральной добавки в портландцемент используют нетермообработанный серпентинит в количестве 1-2 мас.%.

Известен также патент РФ №2288899, в котором дунитовый цемент состоит из портландцементного клинкера, двуводного гипса и дунита при следующем соотношении компонентов, мас.%: дунит - 30-40, портландцементный клинкер - 60-70, двуводный гипс - 3 при их совместном помоле в стержневой вибрационной установке в течение 10 мин.

Вместе с тем авторам не известны технические решения, касающиеся использования отходов производства магнийсиликатного проппанта в качестве добавки в портландцемент.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является вовлечение в процесс производства цемента отходов производства магнийсиликатного проппанта в качестве функциональной техногенной минеральной добавки.

Указанная задача решается тем, что в способе утилизации отходов производства магнийсиликатного проппанта, представляющих собой пылеунос обжига серпентинита - невозвратную пыль, образующуюся при грануляции, сушке, рассеве и обжиге проппанта - сырца, а также спеки, образующиеся при обжиге проппанта-сырца, указанные отходы вводятся в портландцемент в качестве функциональной техногенной минеральной добавки в количестве 5-20 мас.%, причем спеки, образующиеся при обжиге проппанта-сырца, предварительно измельчают до фракции менее 30 мкм.

К первой группе отходов производства магнийсиликатного проппанта относится уловленная аспирационными системами пыль, образующаяся при обжиге серпентинита, грануляции, сушке, рассеве и обжиге проппанта-сырца. Указанный вид отходов не требует дополнительной обработки и может напрямую вводиться в состав цемента, что значительно упрощает процесс изготовления вяжущего. Поскольку исходное сырье для производства проппанта проходит предварительную термообработку, обращаемый в производстве материал имеет уникальный фазовый состав, что в совокупности с его тонкодисперсным (менее 20 мкм) состоянием приводит к тому, что пылеунос обладает чрезвычайно активной поверхностью, а это, в свою очередь, влияет на гидратационную активность и увеличение прочностных показателей получаемых цементов.

Ко второй группе отходов относятся спеки, образующиеся при обжиге гранулированного проппанта-сырца. Высокотемпературный обжиг и наличие в исходном сырье глинистой составляющей приводят к таким дополнительным изменениям фазового состава керамики, что даже относительно грубый помол позволяет применять указанные отходы в качестве активной минеральной добавки в цемент. Экспериментальным путем установлено, что спеки достаточно измельчать до фракции менее 30 мкм. Более грубый помол снижает прочностные показатели цемента.

Применение отходов производства магнийсиликатных проппантов в количестве, превышающем 20 мас.% приводит к снижению прочностных характеристик цемента. Добавка указанных отходов в количестве менее 5 мас.% не оказывает заметного влияния на свойства цемента.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1.

4 кг (80 мас.%) портландцемента фракции менее 80 мкм, 1 кг (20 мас.%) пылеуноса производства магнийсиликатных проппантов фракции менее 20 мкм перемешивали в течение 2 мин в лабораторной вибромельнице. Смесь затворяли водой при водотвердом соотношении 0,3, перемешивали в течение 5 минут и готовили образцы - кубы размером 20×20×20 (мм). Образцы хранили в формах в течение 24 часов, а затем в нормально-влажностных условиях 28 суток. Полученные образцы испытывали на сжатие. Подобным образом готовили образцы цемента с различным количеством пылеуноса. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Пример 2.

4,5 кг (80 мас.%) портландцемента фракции менее 80 мкм, 0,5 кг (20 мас.%) измельченных до фракции менее 30 мкм спеков обжига магнийсиликатных проппантов перемешивали в течение 2 мин в лабораторной вибромельнице. Смесь затворяли водой при водотвердом соотношении 0,3, перемешивали в течение 5 минут и готовили образцы - кубы размером 20×20×20 (мм). Образцы хранили в формах в течение 24 часов, а затем в нормально-влажностных условиях 28 суток. Полученные образцы испытывали на сжатие. Подобным образом готовили образцы цемента с отходами обжига проппанта измельченными до фракции 30 мкм и более. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Анализ данных таблиц показывает, что использование в качестве добавки в цемент отходов производства магнийсиликатного проппанта позволяет получать продукт надлежащего качества. Кроме того, применение указанных отходов позволяет снизить потребление цемента и уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду.

Способ утилизации отходов производства магнийсиликатного проппанта, характеризующийся тем, что указанные отходы, представляющие собой пылеунос обжига серпентинита - невозвратную пыль, образующуюся при грануляции, сушке, рассеве и обжиге проппанта-сырца, а также спеки, образующиеся при обжиге проппанта-сырца, вводятся в портландцемент в качестве функциональной техногенной минеральной добавки в количестве 5-20 мас.%, причем спеки, образующиеся при обжиге проппанта-сырца, предварительно измельчают до фракции менее 30 мкм.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к составу вяжущего на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении бетона и строительных элементов из бетона.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве портландцемента с использованием минеральных добавок. .

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к получению гидрофобных сыпучих композиций, используемых в промышленности строительных материалов для гидроизоляции элементов зданий и сооружений, фундаментов, элементов гидротехнических устройств.
Вяжущее // 2465230
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения вяжущего и изделий на его основе. .
Изобретение относится к портландцементу и может найти применение при приготовлении строительных растворов и бетонов на его основе. .
Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для получения строительных растворов и бетонов на их основе. .

Изобретение относится к области строительных растворов, более конкретно к бетонам с низким содержанием цемента, а также к способам получения такого бетона. .
Вяжущее // 2412920
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для получения композиционных вяжущих. .

Изобретение относится к способу переработки вторичных фторсодержащих материалов электролитического производства алюминия и может быть использовано в цементной промышленности.

Изобретение относится к строительной индустрии, а именно к производству вяжущих. .

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к производству жаростойких бетонов на основе химических связующих. Технический результат заключается в повышении предела прочности при сжатии и термостойкости жаростойких бетонов.

Изобретение относится к строительным материалам для изготовления изделий из бетона. Бетон песчаный включает портландцемент, кварцевый песок с модулем крупности 2,7-3,2, наполнитель, гиперпластификатор «Melflux 2651 F», воду, в качестве наполнителя использован шлам химической водоочистки (ШХВО), введена водоудерживающая добавка в виде микрокремнезема, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 16,7-18,4, кварцевый песок 68,4-70,0, ШХВО 1,2-2,5, микрокремнезем 0,8-2,8, гиперпластификатор «Melflux 2651 F» 0,08-0,09, вода 8,91-10,11, при этом удельная поверхность ШХВО составляет от 1200 до 1300 м2/кг.

Изобретение относится к строительству и переработке (обезвреживанию) отходов бурения совместно со вторичными отходами термической утилизации нефтешламов золошлаковыми смесями, с получением дорожно-строительных композиционных материалов.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для сооружения земляного полотна и устройства укрепленных дорожных оснований на дорогах I-V категорий во II-V дорожно-климатических зонах, а также покрытий на дорогах IV-V категорий в качестве материала для сооружения насыпей земляного полотна и укрепления грунтовых оснований строительных и других площадок.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сухим строительным смесям на основе вяжущих веществ и минерального заполнителя, используемых для оштукатуривания стен.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонов, используемых в малоэтажном строительстве. Сырьевая смесь для изготовления бетона, содержит, мас.%: портландцемент 18-28; мелкий заполнитель 29,9-38,5; пластифицирующая добавка 0,1-1.5; вода 12-26; измельченные и просеянные через сетку №5 отработавшие калькуляторы с предварительно извлеченными из них элементами питания 16-30.
Изобретение относится к строительной отрасли и может быть использовано для производства стеновых изделий. Способ производства композитных карбонизированных изделий включает формование изделий из формовочной массы, полученной на основе гашеной кальциевой или доломитовый извести и наполнителя в виде отходов добычи и обработки известняков фракции до 5 мм, формование осуществляют под давлением 50-150 кгс/см2, карбонизацию изделий углекислым газом величиной потока 0,2 л/см2 мин в течение 3-6 ч.
Изобретение относится к строительной отрасли, а именно к композициям для производства композитных карбонизированных изделии. Композиция для производства композитных карбонизированных изделий включает в качестве наполнителя отходы добычи и обработки известняка-ракушечника, а в качестве вяжущего вещества -гашеную кальциевую известь.
Предложенное изобретение относится к строительным материалам и утилизации отходов электротермического производства. Изолирующий материал для шламохранилищ промышленных отходов включает глиносодержащий материал и материал в виде техногенного отхода, в качестве глиносодержащего материала он содержит глину или суглинок, в качестве техногенного отхода - мелкодисперсную пыль газоочистки электротермического производства кремния и/или кремнистых ферросплавов при следующем содержании компонентов, мас.%: глина или суглинок 70-85; мелкодисперсная пыль газоочистки электротермического производства кремния и/или кремнистых ферросплавов 15-30.
Вяжущее // 2532437
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам гипсовых вяжущих, и может быть использовано для изготовления строительных изделий, а также в монолитном домостроении.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для защиты поверхности карналлитовой породы. Технический результат - повышение трещиностойкости и адгезионной прочности к поверхности пород, представленных смесью хлоридов калия, натрия и магния.
Наверх