Способ получения добавки к цементу

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2702,80 (21) 2887788/29-33 с присоединением заявки ¹â€”

С 04 В 7/54

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231181 Бюллетень №43

Дата опубликования описания 231181 (53) (Д (66 6 . 96 . 16 (088. 82

А.К.Запольский, A.Ì.Äìèòðèåâ, И.Ф.Пономарев, В.И.Кущиди, Б.Э.Юдович, Т.В.Кузнецова, N.Т.Власова, С.Л.Кругляк, И.В.Кравченко,В.M.Áåëîãóðîâ,t0.Ф.Ткаченко,И.A.Êðûæàíîâñêàÿ, A.È.ÒåðHoâîé, Н.И.Стовба, Г.E.ËåéôìàH,Ë.À.Øàïoâàë и В.И.Жарко (72) Авторы изобретения

Государственный всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промышленности, Институт коллоидной химии и химии воды АН УССР и Государственный всесоюзный институт про проектированию и научно-исследовательским работам "КМсгипроцемент" (7t) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДОБАВКИ К ЦЕМЕНТУ

Изобретение относится к произвоцству вяжущих материалов, в частности добавок к цементу, повышающих его прочность и регулирующих другие строи-с тельно-технические свойства.

Известен способ получения добавки ,к цементу, состоящий в сульфатировании глиноземсодержащего сырья кипящей концентрированной серной кислотой (1).

Недостатки этого способа — большой расход весьма дефицитной серной кислоты, а также наличие в добавке примеси свободной серной кислоты, что существенно ухудшает условия работы оборудования и обслуживающего персонала при введении добавки в цемент или бетонную смесь. Кроме того, зна чительные з атраты энергии расходуются на сгущение сульфатной массы, образующейся в результате сульфатирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения добавки к цементу из глиноземсодержащего материала путем приготовления суспензии с серной кислотой и термообработки (2 1.

Недостаток данного способа — большой расход дефицитной серной кислоты и невысокая прочность цемента.

ЗО

Цель изобретения — повышение прочности цемента и экономичности способа.

Эта цель достигается тем, что в способе получения добавки к цементу из глиноэемсодержащего материала путем приготовления суспензии с серной кислотой и термообработки, дополнительно готовят суспенэию глиноземсодержащего материала с водой, а сус-ь пензию с серной кислотой при термообработке перемешивают, затем обе суспенэии смешивают при соотношении твердых фаз от 1:5 до 1:20, гранулируют при 120-130 С и термообрабатывают при 500-800 С.

Кроме того, суспензию с серной кислотой готовят при содержании последней в 1,5-2,5 раза большем стехиометрического, причем соотношение жидкое: твердое составляет 2,5-4, суспензию с водой готовят при соотно-. шении жидкое: твердое 0,4-0,95 в присутствии поверхностно-активного вещества.

Для приготовления суспенэии глиноэемсодержащего материала с серной кислотой берут кислоту концентрации от 50 до 753 при любых примесях, до пустимых с санитарной точки зрения, 882962 поскольку примеси не влияют на ход процесса получения добавки.

Нагревание суспензии с серной кислотой до кипения происходит отчасти за счет экзотермической реакции взаимодействия глиноземсодержащего материала с серной кислотой,а отчасти в результате дополнительных затрат топлива. Чтобы их сократить, для подогрева этой суспензии можно применять отходящие газы печей грануляционного спекания и обжига гранул добавки, или вести подогрев суспензии в форкамерах указанных печей. Форкамеры, как известно, применяют для разбавления газов, полученных при сжигании высококалорийного топлива, допол- 15 нительным количеством воздуха, чтобы получить температуру 120-300 С при грануляционном спекании или 500-800 С при последующем обжиге гранул.

Предварительное смешивание обеих Щ суспензий может быть осуществлено в щнековом устройстве, а грануляционное спекание и обжиг гранул могут быть проведены в одном печном агрегате, например вращающейся печи .с форкаме-рой. В злом случае обе суспензии смешивают перед подачей в печь, их взаимодействие начинается в.шнековом устройстве, которым полученную реакционную смесь непрерывно подают в холодную зону вращающейся печи. Здесь реакционная смесь нагревается до кипения кислоты, после чего при дальнейшем повышении температуры происходит грануляционное спекание, а затем обжиг образовавшихся гранул. 3S

Пример 1. Глиноземсодержащий материал, например каолин, обрабатывают 75-ной серной кислотой в количестве 50% от стехиометрического и требуемого при температуре кипения Щ (100-103 С). Происходит взаимодействие каолинита с серной кислотой с образованием сернокислого алюминия ,по реации ! Alg0 " 2SiCg 2Н20 + ЗНRSOg

Alp(S04) g + 2S102 + 5Нх0

К полученной массе добавляют водную суспензию каолинита или глины из расчета, чтобы не менее 103 глинозема находилось в виде сернокислого алюмийия и пульпа имела влажность 47%.

Затем пульпа подвергается грануляционному спеканию при 120-220 С и о последующему обжигу гранул при 560580 С в аппаратах кипящего слоя. При о этом не провзаимодействовавший с серной кислотой каолинит разлагается, образуя сульфатоактивированный метакаолинит, а оставшийся свободным активный кремнезем дополнительно активизируется сульфатными газами. Полученные гранулы представляют собой готовую добавку к цементу, состоящую из сернокислого алюминия и метакаолинита, сульфатноактивированного свободного кремнезема. Добавка вводится в состав цемента при помоле. Применение ее в составе цемента позволяет повысить его прочность на 100 кгс/см и более, что в случае портландцемента марки 600 позволяет получить высокопрочный цемент с активностью около

700-800 кгс/см и придать цементу способность затвердевать при пониженных положительных и отрицательных темпера- турах (до -10 С), а также повышенную водонепроницаемость и мороэостойкость.

Пример 2. Глиноземсодержащий материал каолин в количестве 1 кг смешивают с 3,2 кг 60%-ного раствора серной кислоты и выщелачивают при температуре кипения в течение одного часа при одновременном перемешивании ,мешалкой. Затем добавляют суспензию из 19 кг сухого каолина и 16,8 кг воды с 0,1% технических лигносульфонатов для получения реакционной смеси влажностью 523. Смесь подвергают грануляционному спеканию при 220 С и затем обжигу при 570 С. При этом образуется 18,8 кг добавки, характеризующейся следующим химическим составом. вес- Ъ- Algos 31.4: Ь! 02.

49.4/ S03 982iу Ее2037,6 и другие примеси в небольших количествах. Эта добавка была введена в состав цемента. Результаты испытаний высокопрочного цемента (85% клинкера,10% добавки и 53 гипса ) приведены в таблице.

Введение добавки, пригн.овленноо предлагаемым способом, повышает активность цемента, снижает расход кислоты и электроэнергии на помол цемента с добавкой.

1 ц I ам 1 о н ф x v xe ххх оф

oem xzz мцомоэм ала! с:!н

Ю ь

% Ч ю и 1 с Х Д оam оех нxwцОХ

1 I и ци

max а хх

Ю

C)

@Ч

РЪ с

Ф (с

I U

1 Н

1 >

u >

1 (Ч с

IA в

1 з и

1 н !

» и

1 Н

1 и

° 3

1 СО ,, Ill

Я н 4

U М о и

5l о а а L

1

1 !

Ю

РЪ

РЪ

Ch о 4

I с4

t Й

I ф и о

3

1

1

1

td

Р3 х и м1 о а и

Ю

СЧ

1 сР ч

I -!

1 ф о

r5 !

Ю

С Ъ

С0

1 ь

МЪ с

СЧ с ф н

A н им ой ж и о ах

4 Э ь

C) с3 CP

Ю

Ю

Ю

С Ъ

-о ф Ц х

x m-Ф Э х ю ы а я ф ° ф

clue о ф

f4 с

% 4

ы

1 <С х

Ф ф о

Е и и

Х

° °

Я н э

U а о ф м о ф аю

1» X ю

Л

Э М

Ц

Э И а а

И И

1 Н(р ! 0 г ! и

° °

Я I Н

Э I >ü1» а I u ф 1

М 1 Н

1 !с кини а о ф йнн

882962

ОЪ ! с г4 ! с ! с

° Ф

С0

С Ъ с

Ill

1О (Ч

ГЪ I

m . I цр 1

1

ОЪ а"! 1

lA 1

Ю

СЧ

% ! I

c3

1 ь

6Ъ

М с

С0 ь

1 с Ф

«Ф с

Ch с3

88296?

Формула изобретения

Составитель A.Êóëàáóõîàà

Редактор В.Данко Техред З.фанта Корректор В.Синицкая

Эаказ 10107/27 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ получения добавки к цементу из глиноземсодержащего материала путем приготовления суспензии с серной кислотой и термообработки, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности цемента и экономичности способа, дополнительно готовят суспензию глиноземсодержащего материала с водой, а суспензию с серной кислотой при термообработке перемешивают, затем обе суспензии смешивают при соотношении твердых фаз от 1:5 до 1:20, гранулируют при 120-130 С и термообрабатывают при 500-800 С. 15

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что суспензию с серной кислотой готовят при содержании последней в 1,5-2,5 раза большем стехиометрического, причем соотношение жидкое: твердое составляет

2,5-4.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что суспензию готовят при соотношении жидкое:твердое

0,4-0,95 в присутствии поверхностноактивного вещества.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 560852, кл. С 04 В 7/54, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 622778, кл. С 04 В 7/38, 1977.