CS276539B6

CS276539B6 - Způsob výroby cementu s programovatelnými vlastnostmi

Info

Publication number: CS276539B6
Application number: CS254390A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Prof Ing Drsc Novotny
Original assignee: Noyement Spolecnost S R O
Priority date: 1990-05-24
Filing date: 1990-05-24
Publication date: 1992-06-17

Abstract

Způsob výroby cementu s programovatelnými vlastnostmi na bázi cementářského slínku sádrovce jeho mletí na měrný povrch 200 mz/kg až 1 700 mz/kg, tříděním a homogenizací za přídavku intenzifikátoru mletí, u kterého se intenzifikátor mletí přidává během mlecího procesu v několika fázích mlecího procesu, a to před prvním mletím se přidá 10 až 25 % hmot. mletí, mezi prvním a druhým mletím 10 až 35 %vhmot. mletí, po mletí se provede alespoň jedno třídění, do vratné krupice uváděné zpět do mlecího procesu se přidá dalších 15 , až 45 % hmot. intenzifikátoru mletí vztaženo na celkové množství intenzifikátoru a získaný produkt se třídí, popřípadě domílá a homogenizuje.

Description

Vynález se týká způsobu výroby cementu s programovatelnými vlastnostmi na bázi cementářského slinku prostého sádrovce.

Současný stav ve výrobě cementu je možno charakterizovat snahou o zvýšení efektivnosti výroby, zejména snahou o zvýšení kvality cementu a jeho vlastností, o lepší využití základní suroviny a o snížení nákladů na energii spojených s jeho výrobou a při jeho zpracování.

Hlavním problémem ovlivňujícím kvalitu cementu, zejména rychlovazných cementů, u kterých je jedním z důležitých znaků jemnost mletí slinku (velikost měrných povrchů) při použití mlecích přísad, je způsob jejich výroby. Při dosavadních způsobech mletí slinku nenastává dokonalé rozptýlení mlecích přísad, které často působí jako regulátory tuhnutí cementu, čímž dochází k nerovnoměrnosti kvality konečného produktu - cementu, hlavně potom pokud se týká jejich požadovaných vlastností.

Tento problém je zvlášt podstatný v dnešní době, kdy vývoj nových druhů cementů je zaměřen na výrobu vysokohodnotných a rychlovazných cementů s programovatelnými vlastnostmi.

Dosud známé způsoby výroby rychlovazných, vysokopevnostních cementů mají vedle známé nerovnoměrnosti kvality nevýhodu, která spočívá ve zvýšených energetických nákladech při mletí (rozpojování) slinku na cement o vyšších měrných površích.

Jemnost mletí je pro kvalitu cementu velmi důležitá, protože například při dosavadním způsobu mletí materiálů obsahujících větší podíl křemičitanů vápníku, jako jsou cementářské slinky, hydratuje jen část zrn a zrna hrubší zůstávají nevyužita. Podle N. V.Michájlova.......

se jedná při měrném povrchu 300 m /kg o asi 55 % zrn vazebně nevyužitých, zatím co u povrchů

2

700 m /kg zůstane nevyužito jen 20 % hmot., a při 1 000 m /kg je nevyužito pouze 5 ’í hmot. (Fizičeskaja teoria betony i osnovy novoj technologii betona i železobetona, Trudy IV. sesii Asia SSR, Moskva 1959).

V praxi je známo použití různých mlecích látek jako intenzifikátorů mletí, které mohou v některých případech ovlivňovat i vlastnosti cementu při jeho zpracování. Tyto látky se používají buď v pevném, nebo kapalném stavu. Jejich použití je popsáno například v čs. autorských osvědčení č. 257 315, 195 767, 245 803, 175 802, 244 163, 227 217 aj.

Pro výrobu portlandského cementu je všeobecně známé použití sádrovce jako mlecí přísady i látky ovlivňující vlastnosti cementu při jeho zpracováni.

Pro výrobu bezsádrovcových cementů je znám i způsob jejich mletí z běžného cementářského slinku za přítomnosti práškových (pevných) nebo kapalných přísad. Například čs. autorské osvědčení č. 175 802 řeší způsob mletí cementářských slínků za přítomnosti ligninsulfonanu v práškové formě v koncentraci 0,2 až 0,4 % hmot, slinku, čs. autorské osvědčení č. 227 205 se zabývá-způsobem mletí hydraulicky aktivních látek, zejména cementářského slinku za přísady práškového ligninsulfonanu, práškového uhličitanu a popřípadě polyfenolátu.

Poloprovozními a provozními pokusy bylo ověřeno, že je možno vyrobit na stávajícím technologickém zařízení cementáren i rychlovazné vysokopevnostní cementy bez sádrovce z běžného o cementářského slinku. Jejich mletí bylo realizováno až na velikost měrného povrchu 700 m /kg, i více.

, ' V oblasti mletí jsou známé dosavadní výsledky z vývoje nových mlecích procesů (válcové mlýny C. Peters A. G.; NSR, Loesche Gm 6 H,NSR, nové způsoby třídění - třídiče typu Polýsius - NSR, KHD - Humboldt Wedag, NSR, jemné mletí pomocí technologie Minipeps, Combian, F. L. Schmidt - Dánsko), spolu se studiem látek, které mohou délku výrobního procesu mletí ., CS 276 539 B6 2 ovlivňovat. Jejich stručným rozborem se zabývá popis vynálezu k čs. autorskému osvědčení č. 27044, kde se popisuje způsob výroby cementu na bázi cementárského slínku, popřípadě prostého sádrovce, s měrným povrchem 240 až 580 m /kg na oběhové mlýnici s třídičem (třídiči) za přídavku intenzifikátoru mletí, kterým je sulfonovaný polyelektrolyt, například kyselina dodecylbenzen - sulfonová a její deriváty nebo soli, popřípadě ve směsi s alkanolaminy s tím, že sulfonovaný polyelektrolyt je před mletím upraven na vodný roztok s obsahem sušiny 5 až 20 %. Způsob výroby se vyznačuje tím, že intenzifikátor mletí je aplikován na vratný produkt (vratnou krupici) s minimálním měrným povrchem 170 m /kg, a tím, že je při mletí zachován konstantní poměr vratné krupice ku hotovému produktu v rozmezí 2 : 1 až 8 : 1 hmot.

Významnou nevýhodou se při výše uvedených způsobech mletí projevilo snížení výkonnosti mlýnů, a tím snížení kapacity výroby na 1/3, způsobené růstem opotřebení mlecích zařízení a zvýšením spotřeby energie na mletí.

Problematikou mletí rychlovazných cementů se zabývá čs. autorské osvědčení č. 194 992, které se týká konstrukce mlýna určeného k semílání cementů na výrobek obsahující více než 25 hmot. % částic o velikosti nejvýše 5 mikronů. Předmětem uvedeného vynálezu je zařízení k mletí rychlovazných cementů na bázi pneumatické dopravy v proudu plynu, obsahující alespoň jeden mlýn se dvěma nebo více komorami, dále zásobníky, dávkovače, třídicí složky, dopravní linky a armatury. Podstatou vynálezu je konstrukční uspořádáníjednotlivých prvků výrobního technologického zařízení. .......

Z výsledků světového vývoje v této problematice je také znám způsob mletí pomocí různých druhů, jako uhlí, koksu, rudy aj. (například zařízení KHD - Humbold Wedag A. G.).

Dosud uvedené známé způsoby výroby však nezaručují zejména u bezsádrovcových cementů stejnoměrné rozptýlení mlecích přísad a regulátorů tuhnutí cementů. V důsledku toho je kvalita cementu nestejná, doby tvrdnutí nejsou dostatečně předem programovatelné a cement se musí před použitím různým způsobem upravit.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby, zejména bezsádrovcových cementů podle vynálezu.

Podstatou vynálezu je způsob výroby cementu s programovatelnými vlastnostmi na bázi 2 2 cementářského slínku prostého sádrovce jeho mletím na měrný povrch 200 m /kg až 1 700 m /kg, tříděním a homogenizací za přídavku intenzifikátoru mletí, který spočívá v tom, že intenzifikátor mletí se přidává během mlecího procesu v několika fázích mlecího procesu, a to před prvním mletím se přidá 10 až 25 % hmot, intenzifikátorg mletí, mezi prvním a druhým , mletím 10 až 30 % hmot, intenzifikátoru mletí, po mletí se provede alespoň jedno třídění, do vratné krupice uváděné zpět do mlecího procesu se přidá dalších 15 až 45 % hmot, intenzifikátoru mletí vztaženo na celkové množství intenzifikátoru a získaný produkt se třídí, popřípadě domílá a homogenizuje.

Po vytřídění a před konečnou homogenizací produktu je možné přidat 30 až 50 % hmot, vztaženo na slínek látek určujících požadované konečné vlastnosti, zejména měrné povrchy a granulometrické složení meliva. Látky určující požadované konečné vlastnosti se v případě domílání produktu s výhodou přidávají před jeho homogenizací v množství 60 až 100 % hmot, z předem stanoveného množství vztaženo na cement.

CS 276 539 86

Systém ovlivňování - programování vlastností je možný uzavřený, tj. při dalším zpracování cementů již neměnný anebo otevřený, tj. umožňující ještě dodatečné přizpůsobení , vlastností cementu konkrétní potřebě. .

Jako intenzifikátory mletí se používají jak anorganické, tak organické látky, například polokoks, uhlí, popílek, koksový prach, odpady vznikající při suché destilaci ligninu, melasové odpady, sulfitové louhy, lignosulfonany alkalické nebo alkalických zemin práškové nebo v roztoku, trietanolamin samostatný nebo v kombinaci se zde uvedenou některou látkou, směs složená' z trietanolaminu a sulfitolihového odpadu a ze zbytků solí a vyšších mastných kyselin a z polyetylénglykolmonoalkylfenylového éteru kyseliny olejové a další. Intenzif ikátory se přidávají k mleté surovině v několika fázích v práškovitém nebo tekutém stavu. Podle potřeby lze intenzifikátory mletí navzájem kombinovat (dvě nebo více látek) nebo vzájemně v procesu mletí nahrazovat.

Jejich celkové množství přidané k mleté surovině tvoří 100 % hmot, z předem stanoveného množství intenzifikátoru, které činí zpravidla 8,1 až 2,5 % hmot, vztaženo na slínek.

Další látky určující konečné vlastnosti cementu se přidávají během mlecího procesu v plném rozsahu předem stanoveného množství, které činí zpravidla 0,1 % až 10 % hmot, na cement, popřípadě částečně s tím se zbývající část přidává do cementu anebo do záměsové vody před zhotovením cementové kaše, nebo směsi. Ke vstupní surovině se přidává před prvním mletím 10 až 25 % hmot, z celkového, předem stanoveného množství intenzifikátoru mletí v práškovém nebo v kapalném stavu podle druhu intenzifikátoru (na schéma označeno č. 1). Mezi prvním a druhým mletím, popřípadě mezi prvním mletím a tříděním se přidává dalších 10 až 30 % hmot, předem stanoveného množství intenzifikátoru (na schéma označeno č. 2). V případě, že vstupní surovina má průměr zrna větší než 4 mm, přidává se v této fázi 20 až 30 % hmot, předem stanoveného množství intenzifikátoru, které se pohybuje v rozmezí 0,1 % až 2,5 % hmotnosti slínku. .

Po dobu mletí se provádí jedno nebo více třídění a vratná krupice získaná.při třídění se po přidání 15 až 45 % hmot, intenzifikátoru mletí, počítáno na spodní hranici předem stanoveného množství vede zpět do mlecího procesu s tím, že vratná krupice má minimální o měrný povrch 200 m /kg s tím, že je při mletí zachován konstantní poměr vratné krupice ku hotovému produktu v rozmezí 2:1 až 7:1 hmot, (na schéma označeno č.3).

V případě domílání, respektive jiných.úprav měrných povrchů a granulometrického složení produktu se podle potřeby doplňuje 50 až 30 % hmot, z celkového, předem stanoveného množství intenzifikátoru mletí, respektive se doplňuje na 100 % hmot, z předem stanoveného intenzifikátoru mletí, (na schéma označeného č. 4).

U produktu s dosaženým předepsaným měrným povrchem se může aplikovat 60 % až 100 % hmot, vztaženo na cement, doplňujících přísad, ovlivňujících požadované konečné mechanickofyzikální vlastnosti, jako například zpomalovaě nebo urychlovač tuhnutí, například kyselina uoritá, hydrogenuhličitan nebo alkalický uhličitan, a to před konečnou homogenizací (na schéma označeno č. 5). Je možno aplikovat pouze část těchto látek, min. 60 % hmot, vztaženo na cement s tím, že se zbytek dodává před zpracováním cementu například do záměsové vody, do suché směsi a podobně.

V procesu výroby je možno aplikovat další látky ovlivňující konečné vlastnosti produktu, jako jsou například provzdušňovací, plynotvorné, pěnotvorné, hydrofóbní nebo baktericidní aj., v množství 0,1 až 10 % hmot, vztaženo na cement, například hydrofobní látky jako jsou hydrofobní olejové kyseliny, baktericidní látky jako jsou organokřemičitany, směsi soli Cu, Cr popřípadě látky, které spojují více vlastností, jako jsou například im

CS 276 539 B6 pregrační oleje, provzdušňovací přísady jako například sulfitové louhy, zpomalovače nebo urychlovače tuhnutí, například hydrogenuhličitan nebo alkalický uhličitan, kyselina boritá aj. (na schéma označeno 5). ₍

Způsob výroby cementu podle vynálezu je patrný z připojeného výkresu, kde v místě 1. se před prvním mletím Ml přidá 10 až 25 % hmot, intenzitikátoru, v místě 2 tj. mezi prvým mletím J^a druhým mletím M2, popřípadě mezi prvým mletím Ml a tříděním J se přidá dalších 10. až 30 % hmot, intenzitikátoru mletí, popřípadě 20 až 30 % hmot, u materiálu se zrněním větším než 4 mm, v místě 3 se k vratné krupici vedené zpět do mlýna přidává 15 až 45 ¾ hmot., počítáno na předem stanovené množství intenzitikátoru mletí vztaženo na slínek. Mezi tříděním T a domíláním 0, v místech 4 se přidá 30 až 50 % hmot, z předem Stanoveného množství intenzitikátoru, vztaženo na slínek, respektive se podle potřeby doplňuje množství intenzifikátoru mletí na 100 % předem stanoveného množství vztaženo na slínek, což zpravidla činí 0,1 %.až 2,5 % hmot., vztaženo na slínek.

V místě 5 se přidávají doplňující přísady v rozsahu 60 % až 100 % hmot, předem stanoveného množství vztaženo na cement, což činí zpravidla 0,1 % až 10 % hmot, vztaženo na cement. ,

V místě 2 ^se také přidávají další látky, ovlivňující konečné vlastnosti produktu v množství 0,1 % až 10 % hmot, vztaženo na cement, popřípadě barvivé v předem stanoveném hmotnostním množství aj.

Způsobem výroby podle vynálezu se získávájí bezsádrovcové cementy, ve kterých jsou přísady stejnoměrně v celém obsahu rozptýleny, čímž se dosahuje toho, že jsou u nich zajištěny předem naprogramovatelné vlastnosti. Zlepšuje se výkon zařízení, dosahuje se energetických úspor. '

Následující příklady jsou vztaženy k době zpracovatelnosti (počátek a konec tuhnutí) na cementové kaši a fyzikálně-mechanické pevnosti zkušebních vzorků 4/4/16 cm normové malty 1 : 3, popřípadě dobu skladovatelnosti vybraných lokalit aj.

Příklad 1

Cement - použitá lokalita Maloměřice požadavek: více jak 60 min. doba zpracovatelnosti, o

pevnosti 1 den 33 Mpa, 28 dnů 60 MPa, měrný povrch 750 m /kg, w = 0,33

Z celkového předem stanoveného množství intenzifikátoru mletí - ligninsulfonanu, které činí 0,5 % hmot, vztaženo na slínek se aplikuje v místech (v % hmot.):

’ 1, ... 10 %, 2 ... 15 %, 2 ··· 35 40 doplňující přísada alkalický uhličitan se přidává v místě 2 ^v rozsahu 100 % předem stanoveného množství, které činí 1,6 % hmot, vztaženo na cement.

splnění: požadavek tuhnutí - kaše 70 až 75 miň., konec 90 min.

pevnost betonu v MPa	pevnost v tahu MPa
4 h	3,2	0,8
1 d	36,0	6,4
3 d	44,0	10,2
7 d	52,8	10,9
28 d	60,5	10,4

CS 276 539 B6

Příklad 2

Cement - použitá lokalita Štramberk požadavek: min. půlroční skladovatelnost při zachování rychlovaznosti, tj. min. pevnosti

-1 za 1 den 33 MPa a konečné pevnosti min. 70 MPa, měrný povrch - 800 m /kg , skladovaný min. 6 měsíců

Z celkového předem stanoveného množství intenzifikátoru mletí lignosulfnanu v prášku, které činí 0,7 % hmot, vztaženo na slínek aplikuje v místech (vstupní zrno větší než 4 mm) (v % hmot): £ ... 10 %, £ ... 20 40 %,£ ... 30 %, doplňující přísada alkalický uhličitan v prášku se přidává v celkovém předem stanoveném množství, které činí 2 % hmot, vztaženo na cement.

£ ... 60 % (zbytek do 100 % se přidá do záměsové vody). Dále se přidá v místě £ ... ' 0,2 % hmot, vztaženo na cement hydrofobní kyseliny olejové v tekuté formě.

splnění: počátek tuhnutí - kaše 45 min., konec 55 min., w = 0,28

pevnost v tlaku v MPa
1 h	3,0
1 d	35,0
3 d	46,0
7 d	60,0

d 75,0 pevnost v tahu v MPa

0,6

4,0

10,0

10,2

12,0

Cement vykazoval po 1/2 ročním skladování v PE obalech nezměněné fyzikálně mechanické vlastnosti. Po 1 roce skladování vykazoval 85 % z původně zjištěných hodnot.

Příklad 3

Cement - použitá lokalita Štramberk požadavek: cement š měrným povrchem nad 100 m /kg delší, až hodinová doba tuhnutí s pevností po 2 h min. 10 MPa a konečné pevnosti min. 40 MPa.

Z celkového, předem stanoveného množství intenzifikátoru mletí hydrofilní odpadní směsi polyetylenglykolu, které činí 0,6 % hmot, na slínek a hydrofobní kyseliny olejové, které činí 0,1 % hmot, na slínek se aplikuje v místech (v % hmot): £ ... 12 %, £ ... 13 %, £ ... 40 %, £ ... 45 doplňující přísada tj. uhličitan draselný v množství 0,01 %hmot. vztaženo na cement se přidává v místě £ v množství 100 %.

V místě £ se přidává sůl kyseliny borité v množství 0,5 % až 2 % hmot, vztaženo na cement. · pevnosti v tlaku v MPa po 1 h ....... 8 MPa, po 2 h ....... 12 MPa, po 24 h ...... 48 MPa.

CS 276 53 B6 6

Příklad 4

Cement - použitá lokalita Hranice požadavek: cement s prodlouženou dobou pevností min. 50 MPa. Měrný tuhnutí se zachováním rychlovaznosti a konečných 2 povrch 700 m /kg.

Z celkového předem stanoveného množství intenziflkátoru mletí, £ ... 15 %, 2 ... 15 %, 2 ... 30 2 ··· ⁴θ %> (% hmot.) doplňující přísada tj. uhličitan sodný (Na₂C0j) se přidává v místě 2 ^v rozsahu 100 % předem stanoveného množství, které činí 0,5 až 1,8 % hmot, vztaženo na cement.

V místě 2 ³⁸ přidává některý z dále uvedených zpomalovací tuhnutí, v rozsahu 60 až 100 ’i z předem stanoveného množství, které činí u:

kyseliny borité (HjBOj) ..... 0,6 až 0,8 % hmot.

Umaformu SF 1,0 až 1,5 ¾ hmot.

(sulfonovaný polyelektrolyt)

Umaformu SM 1,0 až 1,5 % hmot.

Plastdex 0,6 až 1,0 % hmot.

(ligninsulfonan)

Koncentrace je vztažena na hmotnost cementu a na sušinu přísady, pokud je vodným roztokem.

splnění: tuhnutí požadavek 90 min., konec 110 min. w = 0,33

pevnost v tlaku v MPa	pevnost v tahu v MPa
4 h	2,1	0,6
1 d	18,0	3,0
3 d	45,0	7,1
7 d	57,5	10,0
28 d	63,0	10,4

Příklad 5

Cement - použitá lokalita Maloměřice požadavek: výrazně prodloužená doba zpracovatelnosti na více než 3 hodiny, jednodenní pev2 -1 nost min. 23 MPa, za 28 dní min. 60 MPa, měrný povrch 700 m /kg , w = 0,33

Z celkového, předem stanoveného množství intenzifikátoru mletí, což jest lignosulfonan, které činí 0,5 % hmot, vztaženo na slínek se aplikuje v místech (v % hmot.):

... 13 %, 2 ... 12 %, 2 ··· 35 %, 4 ... 40 '

Doplňující přísada, alkalický uhličitan se přidává v místě £ v množství 70 % z předem stanoveného množství, které činí 1,6 % hmot, na cement. (Zbývající část na 100 % se přidá do záměsové vody.) Dále se přidá v místě 2 zpomalovač tuhnutí, tj. kyselina boritá v množství 0,4 % hmot, na cement. Dalších 0,4 % hmot, na cement se přidá do záměsové vody.

splnění: tuhnutí - počátek 210 min., konec 255 min.

CS 276 539 86

pevnost v tlaku v MPa	pevnost v tahu v MPa
4 h	2,4	0,55
1 d	24,8	5,7
3 d	47,5	10,3
7 d	51,0	10,0
28 d	60,1	' 10,1

Příklad 6 .

Cement - použitá lokalita NSR požadavek: jednodenní pevnost min. 50 MPa, s dobou zpracovatelnosti 35 až 60 min, ' w = 0,30

Postup stejný jako v příkladu £ s tím, že se v místě £ přidá 100 % z předem stanoveného množství doplňující přísady, tj. alkalický uhličitan v prášku, což činí 1,5 % hmot, na cement.

pevnost v tlaku v MPa	pevnost v tahu v MPa
4	h a)	1,05	4,88
	b)	0,82	2,96
24	h a)	5,8	50,4
	b)	5,9	56,0
3	dni a)	6,8	56,4
	b)	7,15	64,0
7	dní a)	7,03	58,4
	b)	7,38	88,0

Příklad 7

Cement - použitá lokalita Štramberk požadavek: pevnosti po 7 dnech min. 40 MPa, po 28 dnech min. 80 MPa, se zvýšenou hydrofobností na maltě.

Cement vyrobený jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se v místě _4 přidá 1 % hmot, hydrouhličitanu sodného, 1 % hmot, etylsilikátu.

Výsledky pevnosti v tahu: po 7 dnech ....... 50 MPa pc 28 dnech ....... 90 MPa po 150 dnech ....... 110 MPa.

Malta vykazuje o 10 ¾ nižší nasákavost než malta téhož složení, ale prostá příměsi etylsilikátu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby cementu s programovatelnými vlastnostmi na bázi cementářského slínku o 9 prostého sádrovce jeho mletím na měrný povrch 200 m /kg až 1 700 m /kg, tříděním a homogenizací za přídavku intenzifikátoru mletí, vyznačující se tím, že intenzifikátor mletí se přidává během mlecího procesu v několika fázích mlecího procesu, a to před prvním mletím se přidá 10 až 25 % hmot, intenzifikátoru mletí, mezi prvním a druhým mletím 10 až 30 % hmot, intenzifikátoru mletí, po mletí se provede alespoň jedno třídění, do vratné krupice uváděné zpět do mlecího procesu se přidá dalších 15 až 45 % hmot, intenzifikátoru mletí vztaženo na celkové množství intenzifikátoru a získaný produkt se třídí, popřípadě domílá a homogenizuje. '
2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se po vytřídění a před konečnou homogenizací produktu přidá 30 až 50 % hmot, látek vztaženo na slínek určujících požadované konečné vlastnosti, zejména měrné povrchy a granulometrické složení meliva.
3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se v případě domílání produktu látky určující požadované konečné vlastnosti přidají před jeho homogenizací v množství 60 až 100 % hmot, z předem stanoveného množství vztaženo na cement.