Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

Belitický slínek a zpusob jeho výroby

Abstract

V belitickém slínku, tvoreném belitem, tricalciumaluminátem, tetracalciumaluminátferitem, alitem a volným vápnem, je podíl alitické složky max. 20 % hmotn., v chemickém složení slínku se nachází podíl SO.sub.3.n. v rozmezí 2,0 až 7,0 % hmotn., pricemž výskyt dalších fázových složek slínku obsahujících síru, yeelimitu a anhydritu, je v souctu omezen na hodnotu do 5,0 % hmotn. Slínek se vyrábí tak, že se do surovinové moucky urcené pro výpal slínku pridává surovina s vysokým obsahem SO.sub.3.n., pricemž se reguluje obsah SO.sub.3.n. ve slínku v rozmezí 2,0 až 7,0 % hmotn., nacež se slínek vypálí v cementárské rotacní peci.

Classifications

Y02P40/10 Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

Show more

CZ303296B6

Czechia

Other languages
English
Inventor
Stanek@Theodor

Worldwide applications
2009 CZ

Application CZ20090163A events

Description

Bělit ický stínek a způsob jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká složení cementového slínku na bázi belitu tvořeného kromě belitu, tricalciumaluminátem, tetracalciumaluminátťeritem, alitem a volným vápnem a způsobu jeho výroby.
io Dosavadní stav techniky
Belitický slínek, tedy slínek tvořený pouze belitem a mezemi hmotou, tj. taveninou vyplňující prostor mezi krystaly belitu, složenou z tricalciumaluminátu a tetracalciumaluminátferitu, se nevyrábí, protože podle dosavadních výzkumů má nevyhovující pevnosti. Bělit v běžném port15 landském slínku má podstatně nižší hydraulickou aktivitu oproti alitu a přispívá významněji pouze k pevnostem po 28 dnech hydratace. To potvrzuje i laboratorně připravený vzorek označený S-B, jehož složení a vlastnosti jsou uvedeny v příkladu 1. Bělit však poskytuje odolnější hydratovanou matrix než alitem bohatý klasický portlandský cement, a to ve smyslu konstrukční odolnosti. Navíc, pokud by se podařilo vyřešit hromadnou výrobu nízkosyceného belitického slínku, znamenalo by to značnou úsporu energie a snížení emisí CO2.
Doposud známé způsoby aktivace belitu se většinou ubíraly směry, které jsou mimo možnosti současných pecních linek. Publikované práce se zabývají na jedné straně polymorfní belitu a vlastnosti jeho stabilizovaných modifikací, na druhé straně vlastnostmi slínku s různými obsahy těchto modifikací a jejich vlivem na pevnosti cementu. Výsledky těchto studií nejsou příliš povzbudivé, protože snižování sycení vápnem pod dnes obvykle využívaný interval (90 až 100 %) vede ke snižování obsahu alitu a tím k prudkému poklesu pevností. Studie vedou k závěru, že bělit v současných aliticko-belitických cementech má nepatrnou hydraulickou aktivitu.
Stabilizace aktivnějších forem belitu bylo dosaženo pouze zvýšením koncentrace alkalických oxidů a extrémními rychlostmi chlazení. Nověji je pro hydraulickou aktivaci belitu využívána tzv. remeltingová reakce, kdy dochází řízením teploty chlazení a řízením obsahu příměsí k fázovým přechodům spojeným s uvolňování kapalné fáze a rozrušením krystalů belitu. Uvedené způsoby jsou však realizovány v laboratoři nebo na speciálních zařízeních, tedy za podmínek mimo možnosti současných výrobních technologií.
V omezeném měřítku probíhá výroba sulfoaluminátových belitických cementů (SAB), které vykazují vcelku dobré vlastnosti. Hlavní hydratační produkt těchto cementů, ettringit, s extrém40 ním obsahem krystalové vody, zabezpečuje rychlý nárůst počátečních pevností, avšak nedává plynou záruku pro dlouhodobou stabilitu betonu. Také byly provedeny experimenty s průmyslovou výrobou sulfoferoaluminátového belitického slínku (SFAB) a vysoceželeznatého belitického slínku (HFBC), které měly uspokojivé pevnosti po 28 dnech hydratace, ale nízké krátkodobé pevnosti. Nejdále je v tomto směru Čína, kde se průmyslově vyrábí vedle SAB cementů také fluoraluminátové belitické cementy a vysoce belitické portlandské cementy s 20 až 30 % hmotn. alitu.
Ve výzkumu prováděném přihlašovatelem se ukázalo, že hydraulická aktivita belitu závisí nejen na jeho modifikacích, ale i na způsobu přípravy a podmínkách vzniku belitu. To potvrzuje původ50 ní závěr, že jednotlivé modifikace belitu mohou být podle způsobu vzniku hydraulicky vysoce aktivní i téměř neaktivní.
Vynález si klade za úkol navrhnout složení belitického slínku, který by byl dostatečně hydraulicky aktivní a zároveň by bylo možné ho vyrábět s využitím stávajících technologických linek a cement z něj vyrobený by se svými vlastnostmi, přiblížil port I and skému cementu s převahou alitu.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol řeší cementový slínek tvořený následujícími složkami:
- bělit = (dicalciumsilikát + isomorfní příměsi)
- alit = (tricalciumsilikát + isomorfní příměsi) to - tricalciumaluminát
- tetracalciumaluminátferit
- volné vápno.
Přitom podstata slínku podle vynálezu spočívá v tom, že podíl alitické složky v něm obsažené činí max. 20 % hmotn., v chemickém složení slínku se nachází podíl SO3 v rozmezí 2,0 až 7,0 % hmotn., přičemž výskyt dalších fázových složek obsahujících síru - yeelimitu (CatAUO^SOO) a anhydritu (CaSO4)-je v součtu omezen na hodnotu do 5,0 % hmotn.
Experimentálně bylo totiž prokázáno, že s narůstajícím množstvím SO3 ve slínku roste v krysta2o lech belitu jeho koncentrace za současného zvyšování poměru CaO : SiO2 ve prospěch CaO. Tento bělit („sulfobelit“) je potom hydraulicky aktivnější než běžný bělit obsažený v běžném portlandském slínku. Navíc, pokud je ve slínku obsažen i alit, je účinkem SO3 stabilizován v podobě modifikace Mi, která má vyšší hydraulickou aktivitu než běžnější modifikace M3.
Cementový slínek o uvedeném složení je vyroben tak, že se do surovinové moučky určené pro výpal slínku přidává surovina s vysokým obsahem SO3, přičemž se reguluje obsah SO3 ve slínku v rozmezí 2,0 až 7,0 % hmotn., načež se slínek vypálí v cementářské rotační peci.
Do surovinové moučky se mohou přidávat různé druhy odpadních sádrovců nebo fluidní popílky.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1:
V laboratorních podmínkách byly vypáleny z běžných cementářských surovin čtyři druhy slínků. Dva be litické slínky dotované SO3 s rozdílným sycením vápnem - dále označené S-B80S4 a SB90S4. Pro porovnání jako standard čistě belitický slínek označený S-B a běžný portlandský slínek s vysokým podílem alitu označený S-A. Jejich fázové a chemické složení v % hmotn. je v následující tabulce:
Stinek S-B S-B80S4 S-B90S4 S-A
Teplota výpalu (”C) 1400 1400 1400 1450
Doba výpalu (min) 40 40 40 120
Fázové složeni
alit 0,2 0 8,3 66,7
bělit 79,3 81,3 71,5 12,2
tricalciumaluminát 4,0 2,6 4,1 12,3
tetracalcíumaluminátferlt 16,5 14,6 13,6 7,8
volné vápno 0 0 0 0,9
yeelimit 0 stopy stopy 0
anhydrit 0 1,5 2,5 0
Chemické složeni - výbér
SiO2 27,03 24,08 23,04 22,63
ai2o3 5,49 5,47 4,79 4,80
Fe2O3 3,90 3,68 3,31 2,77
MgO 1,05 1,08 1,02 1,04
CaO 59,65 58,70 59,84 66,23
SO3 celkový 0,06 4,44 4,43 0,03
SLP 70,4 77,0 82,7 93,5
Ms 2,88 2,63 2,84 2,99
Ma 1,41 1,49 1,45 1,73
SLP, Ms a Ma jsou základní chemické parametry: SLP = sycení vápnem podle Lea-Parkera
Ms = silikátový modul
Ma = aluminátový modul
Cementy vyrobené z těchto slínků se stejným obsahem regulátoru tuhnutí a s přibližně stejným měrným povrchem vykazují normově stanovené technologické vlastnosti, které jsou uvedeny v následujících tabulkách:
Měrná hmotnost v kg/m3 a měrný povrch v m2/kg připravených cementů
Cement C-B C-B80S4 C-B90S4 C-A
Měrná hmotnost 3230 3261 3191 3179
Mérný povrch 435 436 438 437
-3 CZ 303296 B6
Pevnosti cementů v MPa stanovené podle ΕΝ 196-1
Cement 2 dny 7 dní 28 dni 56 dní 90 dní
Ohyb Tlak Ohyb Tlak Ohyb Tlak Ohyb Tlak Ohyb Tlak
C-B 1.8 2.0 1,3 2,3 3.9 14,6 5,1 31,1 5.7 38.3
C-B80S4 0.4 1,8 2.3 12,2 6,9 47,4 8.7 57,8 6.3 60,6
Č-B90S4 2.8 11.0 3.4 24,2 7.4 51, Ϊ 9,4 61,5 8,7 65,8
C-A 3.7 16,6 7.3 44,7 8,4 66.3 7.9 70,8 8.3 69.5
Stanovení průběhu tuhnutí, normální konzistence cementové kaše a objemové stálosti podle EN 196-3
Cement Normální konzistence (%) Počátek tuhnutí (h:min) Doba tuhnutí (h:min) Objemová stálost (mm)
C-B 30,7 1:00 1:30 0.0
C-B80S4 30.3 4:20 5:40 0.8
C-B90S4 28,7 4:00 5:10 0.3
C-A 28,0 3:50 4:40 0.2
io Hydratační teplo cementů stanovené podle ΕΝ 196-8
Cement Hydratační teplo [kJ/kg]
2 dny 7 dní 28 dní 56 dní 90 dní
C-B 118 140 237 286 325
C-B80S4 120 154 286 312 327
C-B90S4 174 195 290 323 346
C-A 230 311 449 475 487
Příklad 2:
Z běžných cementářských surovin byl vypálen belitický slínek označený S-BS3 dotovaný SO3 ve speciální modelové rotační peci pri teplotě 1350 až 1400 °C s následujícím fázovým a chemickým složením v % hmotn.:
-4CZ 303296 B6
Slínek S-BS3
Fázové složeni
alit 1,9
bělit 80,2
tricalciumaluminát 4,7
tetracalciumaluminátferit 13,2
volné vápno υ
yeelimit stopy
anhydrit stopy
Chemické složení - výběr
SrO2 24,75
AI2O3 4,66
FejO, 3,95
MgO 1,39
CaO 60,40
SO3 celkový 3,39
SLP 78,1
Ms 2,88
Ma 1,18
SLP, Ms a Ma jsou základní chemické parametry :
SLP = sycení vápnem podle Lea-Parkera
Ms - silikátový modul Ma = aluminátový modul
Z uvedeného belitického slínku byl připraven cement semletím s 2,5 % hmotn. sádrovce jako io regulátoru tuhnutí na měrný povrch 350 mz.kg“' (ozn. C-A0B100). Jako srovnávací standard byl připraven cement se stejným měrným povrchem z běžného průmyslového portlandského slínku s vysokým obsahem alitu s přídavkem 5 % hmotn, sádrovce (ozn. C-A100B0).
Dále byly sledovány vlastnosti směsných cementů z těchto dvou základních cementů, protože 15 různým dávkováním lze připravit cementy s řízenými technologickými vlastnostmi dle požadavku uživatele (konečné pevnosti, průběh nárůstu pevnosti, uvolněné hydratační teplo atd.).
Výsledky pevností jsou uvedeny v následující tabulce (číslo v označení cementu u písmene A značí procentuální podíl alítického cementu a u písmene B podíl belitického cementu):
-5CZ 303296 B6
Pevnosti v tlaku a v tahu za ohybu podle ΕΝ 196-1 v MPa připravených směsných aliticko-belitických cementů
Označeni cementu Doba hydratace
2 dny 7 dní 28 dní
Tlak Ohyb Tlak Ohyb Tlak Ohyb
C-A100B0 29,8 5,2 50,4 7,9 63,6 8,6
C-A8GB20 22,9 4,0 45,5 7,8 67,6 8,4
C-A60B40 17,3 3,2 40,5 6,7 73,9 7,0
C-A40B60 13,5 2,2 29,6 5,5 76,4 7,8
C-A20B80 5,7 1,3 17,6 3,9 79,8 8,2
C-A0B100 1,2 0,5 7,1 2,4 69,3 7,5
Stanovení normální hustoty a počátku a konce tuhnutí podle ΕΝ 196-3
Vzorek Normální hustota <%) Počátek tuhnutí (h:min) Konec tuhnuti (h:min)
C-A100B0 27,3 4:10 5:00
C-AOB100 27,6 3:50 4:40
U čistě belitického cementu C-AOBIOO bylo stanoveno také hydratační teplo po 7 dnech hydratace rozpouštěcí metodou podle EN 196-8, které činí 178 kJ/kg. Lze ho tedy klasifikovat jako cement s velmi nízkým hydratačním teplem.
is Při výrobě směsných cementů složených z běžného alitického slínku a z tohoto speciálního belitického slínku lze dosáhnout až do 40 % náhrady výborné počáteční pevnosti a navíc lze změnou poměru obou slínku připravit speciální cementy s vlastnostmi podle požadavku na jejich použití.

Claims (3)
Hide Dependent

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    25 1. Belitický slínek tvořený následujícími složkami: belitem, tricalciumaluminátem, tetracalciumaluminátferitem, alitem a volným vápnem, vyznačující se tím, že podíl alítické složky v něm obsažené činí max. 20 % hmotn., v chemickém složení slínku se nachází podíl SO·» v rozmezí 2,0 až 7,0 % hmotn., přičemž výskyt dalších fázových složek obsahujících síru yeelimitu (Ca4Al6O!2(SO4)) a anhydritu (CaSO4) - je v součtu omezen na hodnotu do 5,0 %
    30 hmotn.
    -6CZ 303296 B6
  2. 2. Způsob výroby bel itického slínku podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do surovinové moučky určené pro výpal slínku přidává surovina s vysokým obsahem SCh, přičemž se reguluje obsah SO3 ve slínku v rozmezí 2,0 až 7,0 % hmotn., načež se slínek vypálí v cemen5 tářské rotační peci,
  3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se do surovinové moučky přidávají různé druhy odpadních sádrovců nebo fluidní popílky.