CZ2008662A3

CZ2008662A3 - Pojivo, zejména cement, a zpusob výroby pojiva

Info

Publication number: CZ2008662A3
Application number: CZ20080662A
Authority: CZ
Inventors: Ling@Karel; Sztanková@Renata; Veverka@Jaroslav; Sadílek@Libor; Novotný@Martin
Original assignee: Elmos Trading, Spol. S R.O.
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-05-05
Also published as: WO2010045898A1

Abstract

Pojivo, zejména cement, obsahuje vztaženo na celkovou hmotnost smesi až 99 % hmotn. cementárského slínku, od 0,5 až 99 % hmotn. fluidních popílku, až 99 % hmotn. kremicitých popílku a/nebo vápenatých popílku a/nebo ostatních složek vybraných ze skupiny zahrnující strusku, pucolány, tufy, kremelinu apod., pricemž zbytek tvorí necistoty. Je uveden také zpusob výroby tohoto pojiva.

Description

Pojivo, zejména cement, a způsob výroby pojivá

Oblast techniky

Vynález se týká pojiv, zejména cementu, které obsahují fluidní popílky vhodných fyzikálních vlastností a chemického složení, které jsou získávány jako úlety z cyklónových a filtrových zařízení technologií fluidního spalování. Vynález také zahrnuje způsob výroby těchto pojiv.

Dosavadní stav techniky

Fluidní popílky odpadají ve velkých množstvích při spalování především paliv bohatých na balast, při technice spalování ve fluidní vrstvě.

Přitom je ze stavu techniky známo, že vlastnosti jako je zpracovatelnost směsí ve stavebnictví, doba jejich tuhnutí a následného tvrdnutí, počáteční a dlouhodobá pevnosti lze ovlivňovat a regulovat pomocí tzv. aktivních přísad, které zahrnují i elektrárenské popílky.

V současné době se používají k dalšímu zpracování zejména křemičité popílky a vápenaté popílky, které se získávají elektrostatickým nebo mechanickým odlučováním prachových částic z plynů topenišť otápěných jemně mletým uhlím při teplotách cca 1400 až 1600° C. Křemičitý popílek je jemný prášek převážně z kulovitých sklovitých částic s pucolánovyrm vlastnostmi. Musí sestávat hlavně z aktivního oxidu křemičitého (SiO₂) a oxidu hlinitého (AI2O3). Vápenatý popílek je jemný prášek s hydraulickými a/nebo pucolánovými vlastnostmi. Musí sestávat hlavně z aktivního oxidu vápenatého (CaO), aktivního oxidu křemičitého (S1O2) a oxidu hlinitého (A1₂O₃). , _;

Chemické složení se u jednotlivých popílků značně liší, závisí na druhu a kvalitě uhlí a na podmínkách spalování.

Fluidní popílky jsou charakteristické vyšším obsahem vápníku (Ca), který je přidáván do spalovacího procesu nej častěji ve formě vápence (CaCOj) kvůli odsíření. Krystalickou fázi tvoří následující mineralogické novotvary: anhydrit-CaSO4, portlandit-Ca(OH)₂, sádrovecCaSO₄.2H₂O, kalcit-CaCO₃, křemen-SiO₂, hematit-Fe2O3, magnetit Fe3O4, bazamt CaSO₃.l/2H₂O, ettringit-CaeAHSOíMOHji^ófyO, hanebachit-CaSO₃.l/2H₂O, traumazitCa6Si2(S0₄)2(C0₃)2(0H)i2.24H20,tobermorit—Ca₅SÍ6Oi₆(OH)2.H2O.

Popílky lze dělit podle hydraulicity na aktivní a neaktivní:

Aktivní složky:

• hydraulické amorfní (amorfní bazické strusky s vysokým obsahem A1₂O₃, část sklovité fáze, aktivní SiO₂);

• hydraulické krystalické (metakaolinit, hlinitany);

• nehydraulické (CaO, MgO, anhydrid);

• budiče (sulfidy, alkalické soli).

Neaktivní složky:

♦ nespálené uhlí;

• struska s vysokým podílem SiO2;

• krystalické složky (křemen, mullit).

J 2

Část těchto popílků se jako nezpracovatelná stále ukládá na skládky za cenu stále vyšších nákladů i za cenu znečisťování životního prostředí.

Jednou z nevýhod použití popílků jako náhrady složky cementuje snížení, počátečních pevností malty a/nebo betonu v prvních sedmi dnech, kdy je požadován rychlý nárůst pevností.

Další nevýhodou je časový průběh reakce mezi popílkem a hydroxidem vápenatým, kdy se začíná pucolánová reakce projevovat na získaných pevnostech až po 28 dnech v podmínkách normového zrání, ale někdy až po 60 a 90 dnech.

Ze stavu techniky tak není známo úspěšné použití fluidního popílku jako složky pro výrobu , pojivá, zejména cementu vzhledem k výše uvedeným nepříznivým vlastnostem těchto popílku.

Podstata vynálezu

S překvapením bylo nyní podle vynálezu zjištěno, že pro výrobu pojivá, zejména cementu lze fluidní popílky přidávat zejména k cementářskému slínku, ke křemičitým a/nebo vápenatým popílkům a/nebo dalším složkám cementu které zahrnují strusku, pucolány, tufy, křemelinu apod. díky jejich fyzikálně - chemickým vlastnostem.

Podstatou vynálezu je pojivo, zejména cement, které obsahuje vztaženo na celkovou hmotnost směsi, až 99 % hmotn. cementářského slínku, od 0,5 až 99 % hmotn. fluidních popílků, až 99 % hmotn. křemičitých popílků a/nebo vápenatých popílků a/nebo ostatních složek vybraných ze skupiny zahrnující strusku, pucolány, tufy, křemelinu apod, přičemž zbytek tvoří nečistoty.

Cementářským slínkem je výhodně jakýkoliv slínek známý ze stavu techniky, zejména portlandský slínek, hlinitanový slínek, bamatý slínek, strontnatý slínek, apod.

Výše uvedený slínek může nebo nemusí obsahovat dále jakýkoliv regulátor tuhnutí. V kladném případě je výhodným regulátorem tuhnutí sádrovec-CaSO4.2H₂O.

Fluidní popílky podle vynálezu obsahují výhodně alespoň 0,1 % hlavních oxidů vybraných ze skupiny zahrnující SiO₂, A1₂O₃, Fe₂O₃, CaO a alespoň 0,01 % vedlejších oxidů vybraných ze skupiny zahrnující FeO, Cr₂O₃, P₂O₅, MgO, MnO, K₂O, Na₂O, SO₃ vztaženo k celkové hmotnosti oxidů, a mající ztrátu žíháním do 15 % hmotn.

Sypná hmotnost fluidních popílků činí výhodně 300 až 950 kg/m³ a setřesná hmotnost činí výhodně 500 až 1200 kg/m .

Řešení podle předkládaného vynálezu zahrnuje i způsob výroby výše uvedeného pojivá, s výhodou například cementu, přičemž se fluidní popílky k cementářskému slínku a/nebo ke křemičitým popílkům a/nebo vápenatým popílkům a/nebo k ostatním složkám vybraným ze skupiny zahrnující strusku, pucolány, tufy, křemelinu apod. přidávají před umletím, v průběhu mletí nebo po umletí cementářského slínku a/nebo popílků a/nebo ostatních složek.

Zpracování fluidních popílků při výrobě pojivá, jako je například výroba cementu je podle vynálezu ekonomicky i ekologicky výhodné, neboť dosud nejsou řádně využívány a jsou vyváženy na skládku.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Přimísí se 20 % fluidního popílku, vztaženo k hmotnosti slínku, kjemně mletému cementářskému slínku o měrném povrchu 450m².kg'¹. Ze získaného cementu se připraví kaše o W=0,5, která začne tuhnout po 180ti minutách. Malta připravená z tohoto cementu, při poměru cementu k písku, o plynulé granulometrii (normového písku) 1:3, která se uloží ve formě těles o rozměrech 4x4x16 po dobu 24 hod. v prostředí nasycené vodní páry, se ponechá po dobu 28 dní ve vodě o teplotě 20® C. Po 48 hodinách těliska vykazují pevnost v tlaku 21 MPa, pevnost v ohybu 4,2 MPa, po 7 dnech pevnost v tlaku 36 MPa, pevnost v ohybu 5,6 MPa a po 28 dnech pevnost v tlaku 45 MPa a pevnost v ohybu 8,2 MPa.

Příklad 2

Přimísí se 35 % fluidního popílku, vztaženo k hmotnosti slínku, k jemně mletému cementářskému slínku o měrném povrchu 450m².kg *. Ze získaného cementu se připraví kaše o W=0,4, která začne tuhnout po 280ti minutách. Malta připravená z tohoto cementu, při poměru cementu k písku, o plynulé granulometrii (normového písku) 1:3, která se uloží ve formě těles o rozměrech 4x4x16 po dobu 24 hod. v prostředí nasycené vodní páry, se ponechá po dobu 28 dní ve vodě o teplotě 20° C. Po 48 hodinách tělíska vykazují pevnost v tlaku 17 MPa, pevnost v ohybu 3,4 MPa, po 7 dnech pevnost v tlaku 25 MPa, pevnost v ohybu 4,6 MPa a po 28 dnech pevnost v tlaku 37 MPa a pevnost v ohybu 5,8 MPa.

Příklad 3

Přimísí se 40 % fluidního popílku, vztaženo k hmotnosti slínku a 15 % křemičitého popílku, vztaženo k hmotnosti slínku, k jemně mletému cementářskému slínku o měrném povrchu 450m².kgZe získaného cementu se připraví kaše o W=0,47, která začne tuhnout po 320ti minutách. Malta připravená z tohoto cementu, při poměru cementu k písku, o plynulé granulometrii (normového písku) 1:3, která se uloží ve formě těles o rozměrech 4x4x16 po dobu 24 hod. v prostředí nasycené vodní páry, se ponechá po dobu 28 dní ve vodě o teplotě 20° C. Po 48 hodinách tělíska vykazují pevnost v tlaku 14 MPa, pevnost v ohybu 3,1 MPa, po 7 dnech pevnost v tlaku 23 MPa, pevnost v ohybu 4,5 MPa a po 28 dnech pevnost v tlaku 35 MPa a pevnost v ohybu 5,5 MPa.

Příklady byly provedeny dle ČSN EN 196-1, ČSN EN 196-2, ČSN EN 196-3, ČSN EN 196-6 a ČSN 72 2113.

Průmyslová využitelnost

Fluidní popílky lze podle vynálezu využívat především k výrobě různých druhů pojiv, zejména cementů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Pojivo, zejména cement, vyznačující se tím, že obsahuje vztaženo na celkovou hmotnost směsi až 99 % hmotn. cementářského slínku, od 0,5 až 99 % hmotn. fluidních popílků, až 99 % hmotn. křemičitých popílků a/nebo vápenatých popílků a/nebo ostatních složek vybraných ze skupiny zahrnující strusku, pucolány, tufy, křemelinu apod, přičemž zbytek tvoří nečistoty.
2. Pojivo podle nároku 1,vyznačující se tím, že fluidní popílky obsahují alespoň 0,1 % hlavních oxidů vybraných ze skupiny zahrnující SiO₂, A1₂O₃, Fe₂O₃, CaO a alespoň 0^01 % vedlejších oxidů vybraných ze skupiny zahrnující FeO, Cr₂O₃, P₂O₅, MgO, MnO, K₂O, Na₂O, SO₃ vztaženo k celkové hmotnosti oxidů, a mající ztrátu žíháním do 15 % hmotn.
3. Pojivo podle nároku 1 nebo 2, vy zn a č u j í c í se t í m, že sypná hmotnost fluidních popílků činí 300 až 950 kg/m³ a setřesná hmotnost činí 500 až 1200 kg/m .
4. Pojivo podle kteréhokoliv z nároků laž 3, vyznačující se tím, že cementářským slínkem je portlandský slínek, hlinitanový slínek, bamatý slínek, strontnatý slínek, apod.
5. Pojivo podle kteréhokoliv z nároků laž 4, vyznačující se tím, že cementářský slínek obsahuje nebo neobsahuje regulátor tuhnutí.
6. Pojivo podle nároku 5, v y z n a č u j í c í se t í m, že regulátorem tuhnutí je sádrovecCaSO₄.2H₂O.
7. Způsob výroby pojivá podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se fluidní popílky k cementářskému slínku a/nebo ke křemičitým popílkům a/nebo vápenatým popílkům a/nebo k ostatním složkám vybraným ze skupiny zahrnující strusku, pucolány, tufy, křemelinu apod. přidávají před umletím, v průběhu mletí nebo po umletí cementářského slínku a/nebo popílků a/nebo ostatních složek.