CH648538A5

CH648538A5 - BINDERS BASED ON RESIDUAL GYPSUM AND SYNTHETIC ANHYDRITE.

Info

Publication number: CH648538A5
Application number: CH1016/81A
Authority: CH
Inventors: Lucien Sobel
Original assignee: Ugine Kuhlmann
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1981-02-16
Publication date: 1985-03-29
Also published as: DK162981A; CA1156269A; IT8167256A0; FI811126L; ES501236A0; BR8102210A; AU6940081A; DE3023666A1; IT1144110B; FR2480274B1; IE810820L; MX155507A; ES8307192A1; JPS56145144A; PT72838B; NO811147L; AR223423A1; SE8102117L; EG15277A; DD158026A5

Description

La présente invention concerne de nouveaux liants obtenus par simple mélange de gypses résiduaires de l'industrie chimique ou des centrales thermiques avec un anhydrite synthétique. The present invention relates to new binders obtained by simple mixing of residual gypsum from the chemical industry or thermal power plants with a synthetic anhydrite.

Jusqu'à présent la valorisation des gypses sous-produits de l'industrie chimique, comme les phosphogypses, ou des gypses résultant de la désulfuration des gaz de combustion des centrales thermiques, n'a pas trouvé de solution absolument satisfaisante. Up to now, the recovery of gypsum by-products of the chemical industry, such as phosphogypsum, or gypsum resulting from the desulfurization of combustion gases from thermal power plants, has not found an absolutely satisfactory solution.

Les procédés visant à obtenir à partir de ces sous-produits un sulfate de calcium hémihydraté, utilisable comme liant dans l'industrie du bâtiment, ont l'inconvénient de nécessiter à la fois une purification des gypses résiduaires et une opération de calcination. The processes aimed at obtaining from these by-products a calcium sulfate hemihydrate, usable as a binder in the building industry, have the disadvantage of requiring both a purification of the residual gypsum and a calcination operation.

Il a été également proposé, dans la demande de brevet européen N° 0007610, de mélanger les gypses résultant de la désulfuration des gaz de combustion des centrales thermiques, après déshydratation partielle ou totale, avec un gypse naturel déshydraté, ou de déshydrater simultanément le mélange de gypses résiduaires et de gypse naturel. Ce procédé implique lui aussi une étape de déshydratation coûteuse en énergie. It has also been proposed, in European patent application No. 0007610, to mix the gypsum resulting from the desulphurization of the combustion gases from thermal power plants, after partial or total dehydration, with a dehydrated natural gypsum, or to simultaneously dehydrate the mixture residual gypsum and natural gypsum. This process also involves a costly dehydration step in energy.

La titulaire a découvert de façon tout à fait inattendue que l'on peut obtenir des liants de très bonne qualité en mélangeant simplement des gypses résiduaires d'origine chimique ou provenant de la désulfuration des gaz des centrales thermiques avec un liant d'anhydrite synthétique, sans aucune purification ni calcination. The licensee has discovered quite unexpectedly that very good quality binders can be obtained by simply mixing residual gypsum of chemical origin or originating from the desulfurization of gases from thermal power plants with a synthetic anhydrite binder, without any purification or calcination.

Par liant d'anhydrite synthétique, on entend un liant conforme à la norme allemande DIN 4208, obtenu à partir de fluoroanhydrite, sous-produit de la fabrication de l'acide fluorhydrique, ou à partir de phosphoanhydrite, obtenu par exemple selon le procédé du brevet français N° 2423463 de la titulaire. L'anhydrite naturel n'est pas utilisable dans la préparation des liants selon l'invention. The term “synthetic anhydrite binder” means a binder in accordance with the German standard DIN 4208, obtained from fluoroanhydrite, a by-product of the manufacture of hydrofluoric acid, or from phosphoanhydrite, obtained for example according to the process of French patent N ° 2423463 of the holder. Natural anhydrite cannot be used in the preparation of binders according to the invention.

Les gypses résiduaires de l'industrie chimique, comme les phosphogypses, utilisables selon l'invention, contiennent au moins 90%, et de préférence au moins 95% de sulfate de calcium dihydraté CaS04,2H20. Ils sont contaminés par diverses impuretés, comme le fluorure de calcium, la silice, les oxydes de fer, l'alumine, des phosphates, etc. Leur granulométrie maximale est généralement inférieure à 0,3 mm, la granulométrie moyenne étant de l'ordre de 30 à 40 |im. Residual gypsum from the chemical industry, such as phosphogypsum, which can be used according to the invention, contains at least 90%, and preferably at least 95% of calcium sulphate dihydrate CaSO4,2H20. They are contaminated with various impurities, such as calcium fluoride, silica, iron oxides, alumina, phosphates, etc. Their maximum particle size is generally less than 0.3 mm, the average particle size being of the order of 30 to 40 μm.

Les gypses résiduaires de centrales thermiques, également utilisables selon l'invention, sont obtenus au cours de la désulfuration des gaz de combustion de ces centrales par lavage avec une solution aqueuse de chaux. Il se forme d'abord un mélange de sulfite neutre et de sulfite acide de calcium, qui est oxydé par l'air en sulfate de calcium dihydraté. Ce gypse brut contient au moins 90% en poids de CaS04,2H20. Il est contaminé par de très nombreuses impuretés, comme les sulfites, les chlorures, les carbonates, la silice, l'alumine, The residual gypsum from thermal power stations, which can also be used according to the invention, is obtained during the desulfurization of the combustion gases from these power stations by washing with an aqueous lime solution. A mixture of neutral sulfite and acidic sulfite of calcium is first formed, which is oxidized by air to calcium sulfate dihydrate. This raw gypsum contains at least 90% by weight of CaS04,2H20. It is contaminated with many impurities, such as sulphites, chlorides, carbonates, silica, alumina,

la magnésie, les oxydes de fer, etc. Sa granulométrie maximale est généralement inférieure à 0,2 mm, la granulométrie moyenne étant de l'ordre de 30 à 40 jim. magnesia, iron oxides, etc. Its maximum particle size is generally less than 0.2 mm, the average particle size being of the order of 30 to 40 µm.

Les proportions respectives de gypses résiduaires et d'anhydrite synthétique dans les mélanges constituant les nouveaux liants selon l'invention peuvent varier assez largement entre 90 et 10% et 10 et 90%. D'un point de vue économique, il est intéressant d'introduire dans les mélanges la plus grande quantité possible de gypses résiduaires bon marché; du point de vue des performances techniques, les mélanges riches en anhydrite synthétique sont les plus intéressants. Le meilleur compromis est obtenu par des mélanges équipon-déraux de gypses résiduaires et d'anhydrite synthétique. The respective proportions of residual gypsum and synthetic anhydrite in the mixtures constituting the new binders according to the invention can vary quite widely between 90 and 10% and 10 and 90%. From an economic point of view, it is interesting to introduce into mixtures the greatest possible quantity of inexpensive residual gypsum; from the point of view of technical performance, mixtures rich in synthetic anhydrite are the most interesting. The best compromise is obtained by equiponral mixtures of residual gypsum and synthetic anhydrite.

Il est également possible selon l'invention d'utiliser plusieurs gypses résiduaires d'origines différentes en mélange avec le liant anhydrite. It is also possible according to the invention to use several residual gypsum from different origins in admixture with the anhydrite binder.

Les nouveaux liants selon l'invention peuvent être utilisés en pâte pure ou être associés à des granulats pour obtenir des mortiers ou des bétons. Des adjuvants peuvent être ajoutés aux pâtes pures, aux mortiers ou aux bétons pour modifier les propriétés de la masse de gâchage avant la prise ou les propriétés du matériau après durcissement. The new binders according to the invention can be used in pure paste or be combined with aggregates to obtain mortars or concretes. Additives can be added to pure pastes, mortars or concretes to modify the properties of the mixing mass before setting or the properties of the material after hardening.

Les applications concernent tous les matériaux utilisés dans l'industrie du bâtiment. On peut notamment réaliser, par fluidification, des chapes autonivelantes en pâte pure ou en mortier. On peut aussi réaliser des matériaux cellulaires par expansion de la pâte pure ou des mortiers, par exemple au moyen de poudre d'aluminium. The applications relate to all materials used in the building industry. In particular, self-leveling screeds in pure paste or in mortar can be produced by fluidification. Cellular materials can also be produced by expanding pure paste or mortars, for example using aluminum powder.

Dans les deux exemples donnés ci-dessous poûr illustrer l'invention, on a préparé des pâtes pures, en ajustant l'eau de gâchage de manière que le diamètre d'étalement de la pâte, déterminé selon la norme allemande DIN 1164, soit de 150+5 mm. Le début et la fin de prise sont mesurés selon la même norme DIN 1164. La contrainte de rupture à la traction par flexion et la contrainte de rupture à la compression sont mesurées sur des éprouvettes de 4 x 4 x 16 cm selon la norme NF P 15-451. In the two examples given below to illustrate the invention, pure pasta was prepared, by adjusting the mixing water so that the spreading diameter of the paste, determined according to German standard DIN 1164, is 150 + 5 mm. The beginning and the end of setting are measured according to the same standard DIN 1164. The breaking stress under tension by bending and the breaking stress under compression are measured on test pieces of 4 x 4 x 16 cm according to standard NF P 15-451.

Exemple 1 Example 1

On utilise comme gypse résiduaire un phosphogypse présentant les caractéristiques suivantes: A phosphogypsum having the following characteristics is used as the residual gypsum:

a) granulométrie: comprise entre 0,7 et 200 jim, a) particle size: between 0.7 and 200 jim,

moyenne: 33 |im b) analyse chimique (%) mean: 33 | im b) chemical analysis (%)

CaS04,2H20 95,5 CaS04,2H20 95.5

CaF2 2,0 CaF2 2.0

Si02 0,8 Si02 0.8

Fe203 0,2 Fe203 0.2

A1203 0,3 A1203 0.3

P205 soluble dans l'eau 0,1 P205 soluble in water 0.1

P205 insoluble dans l'eau 0,5 P205 insoluble in water 0.5

On gâche 800 g de ce phosphogypse avec 800 g de fluoroanhydrite, conforme à la norme allemande DIN 4208, et 176 g d'eau. Les temps de début et de fin de prise, ainsi que les résistances mécaniques au bout de 7 et 28 d, sont indiqués dans le tableau. 800 g of this phosphogypsum are mixed with 800 g of fluoroanhydrite, in accordance with the German standard DIN 4208, and 176 g of water. The start and end times of setting, as well as the mechanical resistances after 7 and 28 d, are indicated in the table.

Exemple 2 Example 2

On utilise un gypse résiduaire de centrale thermique, présentant les caractéristiques suivantes: A residual gypsum from a thermal power plant is used, having the following characteristics:

a) granulométrie, déterminée par tamisage sur un produit séché à 100° C: a) particle size, determined by sieving on a product dried at 100 ° C:

Ouverture de maille des tamis Sieve mesh opening

Refus Refusal

(Um) (Um)

(% en poids) (% in weight)

37 37

88 88

74 74

10 10

90 90

1,4 1.4

100 100

0 0

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

648 538 648,538

b) analyse chimique (%) b) chemical analysis (%)

CaS04,2H20 95,5 CaS04,2H20 95.5

Si02 0,5 Si02 0.5

S02 0,3 S02 0.3

Fe203 0,1 Fe203 0.1

MgO 0,1 MgO 0.1

(%) (%)

C02 0,1 C02 0.1

H20 3,4 .. H20 3.4 ..

s On gâche 800 g de ce gypse de désulfuration avec 800 g de fluoroanhydrite, conforme à la norme allemande DIN 4208, et 168 g d'eau. Les temps de début et de fin de prise, ainsi que les résistances mécaniques au bout de 7 et 28 d, sont consignés dans le tableau. s 800 g of this desulphurization gypsum are mixed with 800 g of fluoroanhydrite, in accordance with the German standard DIN 4208, and 168 g of water. The start and end times of the setting, as well as the mechanical resistances after 7 and 28 d, are recorded in the table.

Tableau Board

Exemples Examples

Début de prise Beginning of setting

Fin de prise End of setting

Masse volumique (g/cm3) Density (g / cm3)

Résistance à la traction par flexion (bar) Tensile strength by bending (bar)

Résistance à la compression (bar) Compressive strength (bar)

7 d 7 d

28 d 28 d

7 d 7 d

28 d 28 d

7 d 7 d

28 d 28 d

1 1

> 6 h > 6 h

> 12 h > 12 noon

1,68 1.68

1,66 1.66

26 26

52 52

115 115

220 220

2 2

65 min 65 mins

105 min 105 mins

1,78 1.78

1,76 1.76

74 74

76 76

270 270

275 275

R R

Claims

648538

1. Binders, characterized in that they consist of mixtures of residual gypsum and synthetic anhydrite.

2. Binders according to claim 1, characterized in that the residual gypsum is phosphogypsum.

2

3. Binders according to claim 1, characterized in that the synthetic anhydride is a fluoroanhydrite.

4. Binders according to claim 1, characterized in that the synthetic anhydride is a phosphoanhydrite.

5. Binders according to one of claims 1 to 4, characterized in that the proportion of residual gypsum is 10 to 90% by weight.

6. Binders according to one of claims 1, 3, 4 or 5, characterized in that they comprise several residual gypsum from different origins.

7. Binders according to one of claims 1, 2, 3, 5 or 6, characterized in that they comprise several synthetic anhydrites of different origins.

8. Building materials comprising binders according to one of claims 1 to 7.