CZ37857U1 - Slínek intenzifikovaný přídavkem síry, mědi a lithia - Google Patents
Slínek intenzifikovaný přídavkem síry, mědi a lithia Download PDFInfo
- Publication number
- CZ37857U1 CZ37857U1 CZ2024-41871U CZ202441871U CZ37857U1 CZ 37857 U1 CZ37857 U1 CZ 37857U1 CZ 202441871 U CZ202441871 U CZ 202441871U CZ 37857 U1 CZ37857 U1 CZ 37857U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- clinker
- cuo
- cement
- lithium
- copper
- Prior art date
Links
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims description 17
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 6
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 title claims description 4
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 25
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 claims description 8
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 8
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 3
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N dialuminum tricalcium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Al+3].[Ca++].[Ca++].[Ca++] HOOWDPSAHIOHCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 9
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 7
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 7
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 6
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical class [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu].[Cu] LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010198 maturation time Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910021534 tricalcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/02—Portland cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators or shrinkage compensating agents
- C04B22/06—Oxides, Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators or shrinkage compensating agents
- C04B22/06—Oxides, Hydroxides
- C04B22/062—Oxides, Hydroxides of the alkali or alkaline-earth metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
- C04B7/44—Burning; Melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/48—Clinker treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
Slínek intenzifikovaný přídavkem síry, mědi a lithia
Oblast techniky
Technické řešení se týká cementového slínku dotovaného sírou, mědí a lithiem pro snížení jeho teploty výpalu a zvýšení počátečních pevností z něho vyrobeného cementu.
Dosavadní stav techniky
Jednou z možností snížení emisí CO2 při výrobě cementu je snížení teploty výpalu slínku. SO3 má pozitivní vliv na slínkovou taveninu, a to jak z hlediska viskozity, tak i povrchového napětí [1]. Způsobuje snížení nukleace krystalů alitu a zvýšení rychlosti jejich růstu [2], čímž podporuje tvorbu hydraulicky aktivnější modifikace alitu Mi [3]. Zároveň podporuje stabilizaci β modifikaci belitu v hydraulicky aktivnější formě [4]. V kombinaci s dalšími prvky tvořícími kationty, které působí jako tavidla, jako je Li a Cu, lze taveninu slínku ovlivnit ještě hlouběji. Tyto prvky jsou kladně hodnoceny z hlediska mineralizace slínku [5]. Lithium, na rozdíl od sodíku nebo draslíku, má tendenci tvořit relativně netěkavý oxid při vysoké teplotě v peci [6]. Přídavek Li2CO3 snižuje teplotu rozkladu CaCO3 [7]. Bylo zjištěno, že malá množství oxidu lithného zlepšila reaktivitu surovinové moučky, pokud však koncentrace Li2O v surovinové moučce překročí 1 % hmotn. je narušena reakce volného vápna a je inhibována přeměna C2S na C3S [6, 8].
Kolovos et al. [9]. zkoumali přídavek 2,5 % hmotn. Li2O do slínkové surovinové moučky pomocí SEM (skenovací elektronová mikroskopie). Byly pozorovány výrazné rozdíly oproti referenčnímu slínku, týkající se konkrétně velikosti a tvaru zrn belitu. Oxidy Li snadno tvoří eutektické směsi s SiO2.
Nedávné výzkumy ukázaly, že lithium navíc způsobuje rozklad alitu na mikrokrystalickou směs belitu a volného vápna v závislosti na jeho obsahu ve slínku a rychlosti chlazení slínku. Přitom cement připravený ze slínku s 1 % hmotn. Li2O vypálený při 1350 °C vykazoval stejné technologické parametry jako průmyslový portlandský cement. [10, 11]
Kakali et al. [12] zjistili, že přídavek CuO ovlivňuje tvorbu silikátů a hlinitanů. CuO hlavně podporuje tvorbu a růst alitových krystalů při nižších teplotách a mění krystalizační procesy při chlazení slínku. Ma et al. [13] uvádějí, že zrna alitu mohou být až 3krát větší ve slínku s přídavkem 3 % hmotn. CuO než u slínku bez přídavku mědi.
Ma et al. [14] zjistili, že přidání 0,1 % hmotn. CuO může zvýšit obsah C3A ve slínku a současně přídavek 0,1 až 0,3 % hmotn. CuO snižuje množství C3S ve slínku. Naproti tomu přídavek 0,3 až 1,0 % hmotn. CuO zvyšuje tvorbu C3S. Nicméně Ma et al. [13] zjistili, že přidání CuO zvyšuje obsah C4AF, zatímco obsah C3A se příliš nemění.
Přidání 3 % hmotn. CuO se zdá být nadbytečné. Výsledky ukázaly, že přebytek CuO vypadává ve formě Cu2O jako minerál kuprit při teplotě vyšší než 1085 °C [13, 15]. Cu2O zpomaluje tvorbu alitu díky svým redukčním vlastnostem [6]. Vysoký obsah Cu ve slínku vedl k rozkladu C3S na C2S a volné vápno [16].
Hou et al. [17] studovali cementový slínek s vysokým obsahem C3S s přídavkem 1 % hmotn. CuO. Potvrdily pozitivní vliv na palitelnost, která byla zjišťována při teplotách mezi 1200 a 1450 °C.
V poslední době byl studován vstup Cu do fází slínku a vliv CuO na tvorbu slínku [18, 19] a vliv SO3 v kombinaci s jednotlivými vybranými kationty (Cu, Mg a Li) na vlastnosti slínku bohatého na belit [20].
- 1 CZ 37857 U1
Techniky počítačové simulace a teoretické výpočty potvrdily, že Cu má tendenci nahrazovat hlavně atomy Fe. Cu také nahrazuje atomy Ca snadněji než atomy Si v hlavních fázích slínku. Teoretické výpočty byly dále potvrzeny měřením SEM-EDS (skenovací elektronová mikroskopie s energeticky disperzní rentgenovou spektroskopií) a XRD (rentgenová prášková difrakce) [21].
Technické řešení si klade za úkol intenzifikovat výrobu cementu přídavkem složek, které obsahují síru, lithium a měď, které způsobí snížení viskozity slínkové taveniny a umožní snížit teplotu výpalu slínku portlandského cementu až o 175 °C. Portlandský cement vzniklý pomletím tohoto slínku s regulátorem tuhnutí na běžný měrný povrch pak bude vykazovat při vynaložení nižších energetických nákladů kvalitnější technologické parametry, zejména počáteční pevnosti po 1 a 2 dnech hydratace, než běžný portlandský cement.
Podstata technického řešení
Uvedený úkol řeší cementový slínek tvořený následujícími složkami:
C3S = alit = tricalciumsilikát
C2S = belit = dicalciumsilikát
C3A = tricalciumaluminát
C4AF = tetracalciumaluminátferit
Cvol = volné vápno
Slínek přitom obsahuje podíl 1,5 až 4 % hmotn. SO3, 0,05 až 0,5 % hmotn. Li2O a 0,05 až 0,5 % hmotn. CuO, přičemž mohou být ve slínku v malém množství (do 3 % hmotn.) obsaženy fáze Li2SO4 a CU2O, případně jiné sloučeniny s obsahem S, Li a Cu.
Symboly v předchozím textu přitom znamenají: C = CaO, S = SiO2, A = Al2O3 a F = Fe2O3.
Experimentálně bylo zjištěno, že uvedená kombinace přidávaných oxidů SO3, Li2O a CuO způsobuje výrazné snížení teploty výpalu slínku o 125 až 175 °C oproti běžné teplotě výpalu, která se pohybuje kolem 1450 °C a současně podporuje hydraulickou aktivitu ze slínku připraveného cementu v počátečním stádiu hydratace.
Kombinace oxidů SO3, Li2O a CuO způsobuje snížení teploty vzniku slínkové taveniny a její viskozity. Tím dochází ke zvýšení rychlosti růstu krystalů slínkových fázi a narušení jejich krystalové struktury, což má za následek zvýšení jejich hydraulické aktivity. Navíc bylo zjištěno, že je podpořena tvorba monoklinické modifikace alitu M1, která má vyšší hydraulickou aktivitu než běžnější modifikace M3 [3]. V důsledku to znamená, že cementy připravené z tohoto slínku mají po 1 dni hydratace až o 40 % vyšší pevnost v tlaku než běžný portlandský cement CEM I 42,5R a po 2 dnech až o 25 %. Dlouhodobé pevnosti tohoto cementu po 90 dnech hydratace mají obvyklé hodnoty.
Cementový slínek o uvedeném složení je vyroben tak, že se do surovinové moučky pro jeho výpal přidávají suroviny se zvýšeným obsahem SO3, Li2O a CuO, přičemž se reguluje obsah SO3 ve slínku v rozmezí 1,5 až 4 % hmotn., Li2O v rozmezí 0,05 až 0,5 % hmotn. a CuO v rozmezí 0,05 až 0,5 % hmotn. Jako zdroj těchto oxidů mohou figurovat sádrovec, uhličitan lithný a oxidy mědi, případně různé odpadní suroviny s obsahem těchto oxidů.
Objasnění výkresů
Na obr. 1 je graficky vynesena závislost pevností v tlaku v MPa cementů připravených ze slínků dotovaných S, Li, a Cu na době zrání a porovnání s vývojem pevností běžného komerčního cementu CEM I 42,5 R.
- 2 CZ 37857 U1
Příklady uskutečnění technického řešení
Z běžných cementářských surovin byly připraveny surovinové moučky dotované SO3, LÍ2O a CuO pro výpal slínku určeného pro přípravu cementu. Jako suroviny byly použity dva druhy vápenců, jílová břidlice a průmyslová Fe-korekce. Pro dotování vedlejšími oxidy byly použity sloučeniny CaSO4 . 2H2O, CuO a LÍ2CO3. Drcené suroviny navážené v určených poměrech byly pomlety v laboratorním kulovém mlýně na jemnost charakterizovanou zbytkem na sítě o velikosti otvoru 0,09 mm 10 až 15 % hmotn. Surovinové moučky byly zgranulovány a vypáleny při různých teplotách od 1275 do 1325 °C. Vzniklé slínky byly charakterizovány chemickou analýzou a z hlediska fázového složení RTG difrakční analýzou.
Vypálené slínky byly pomlety v laboratorním kulovém mlýně s přídavkem 2 % hmotn. sádrovce jako regulátoru tuhnutí na cement s přibližně stejným měrným povrchem 400 m2/kg.
U cementů byly stanoveny následující technologické parametry: normální konzistence, tuhnutí a objemová stálost podle ČSN EN 196-3, pevnost v tlaku a v tahu za ohybu podle ČSN EN 196-1 po 1, 2, 7, 28 a 90 dnech hydratace. Pro porovnání parametrů byl použit běžný komerční cement CEM I 42,5R.
Souhrn výsledků je uveden v následující tabulce.
- 3 CZ 37857 UI
Tabulka: Parametry slínků dotovaných S, Li a Cu a z nich připravených cementů
| Cement | ACu0.2Li D.2S2 | ACuO.2Li 0.05S2 | ACu0.1Li0.05S3 | ACuO.2LiO.05S3 |
| Fáze | Fázové složení slinku v hmotn. % | |||
| CjS | 73:1 | 61,7 | 50,8 | 46,3 |
| CíS | 106 | 15,3 | 30,0' | 33,8 |
| CjA | 3.9 | 7; 2 | 2,3 | 5,8 |
| C4AF | 10; 1 | 11,6 | 13,2 | 10,1 |
| Cwi | 2,1 | 4,1 | 3,7 | 3,9 |
| CU2O | 0.1 | 0.1 | 0 | 0,1 |
| LÍ2SO4 | o.1 | 0 | 0 | 0 |
| Parametr | Chemické parametry slinku | |||
| CuO (hmotn. %) | 0,23 | 0,21 | 0,12 | 0,18 |
| LiřO (hmotn. %) | 0,18 | 0,23 | 0,09 | 0,11 |
| SO3 (hmotn. %) | 1.70 | 1,82 | 2,71 | 2,40 |
| SLP (%) | 99:3 | 98,8 | 96,7 | 95,2 |
| Ms | 2,53 | 2,48 | 2,59 | 2,60 |
| Ma | 1,25 | 1,30 | 1,22 | 1,33 |
| Parametr | Teplota a doba výpalu (°C, min) | |||
| Teplota | 1275 | 1325 | 1325 | 1300 |
| Doba výpalu | 120 | 120 | 120 | 120 |
| Parameter | Měrný povrch cementu v mz/kg | |||
| Měrný povrch | 400 | 402 | 404 | 401 |
| Doba hydratace | Pevnost v tlaku v MPa | |||
| 1 den | 240 | 24,2 | 28,6 | 27,1 |
| 2 dny | 34:2 | 33,2 | 36,1 | 33,2 |
| 7 dní | 46:6 | 45,0 | 44,1 | 42,0 |
| 28 dni | 60:2 | 56,1 | 57,1 | 51,3 |
| 90 dní | 61;2 | 58,6 | 56,5 | 59,9 |
| Parametr | Další technologické parametry (%rmin, min, mm) | |||
| Norm, konzistence | 28:3 | 28,7 | 29,3 | 28,3 |
| Počátek tuhnutí | 120 | 120 | 10O | 90 |
| Doba tuhnutí | 220 | 150 | 130 | 110 |
| Objem, stálost | 0.7 | 0.5 | 0,0 | 2,0 |
-4CZ 37857 U1
Literatura:
[1] Osokin, A.P., Potapova, E.N. (1986) Alitbildung in zusammengesetzen oxid-salz-schmelzen. Silikattechnik 37, 79-80.
[2] Maki, I., Goto, K. (1982) Factors influencing the phase constitution of alite in Portland cement clinker. Cem. Concr. Res. 12, 301-308.
[3] Staněk, T., Sulovský, P. (2002) The influence of the alite polymorphismon the strength of the Portland cement. Cem. Concr. Res. 32, 1169-1175.
[4] Staněk, T., Sulovský, P. (2012) Dicalcium silicate doped with sulfur. Adv. Cem. Res. 24, 233238.
[5] Engelsen Ch.J. (2007) Effect of mineralizers in cement production. SINTEF Report, Trondheim, Norway.
[6] Bhatty J.I. (1995) Role of minor elements in cement manufacture and use. Portland Cement Association, Skokie, Illinois, U.S.
[7] Saraswat, I.P., Mathur, V.K., Ahluwalia, S.C. (1986) Thermal studies ofthe CaCO3:SiO2 (2:1) system containing lithium as dopant. Termochim. Acta 97, 313-320.
[8] Mathur, V.K., Gupta, R.S., Ahluwalia, S.C. (1992) Lithium as intensifier in the formation of C2S phase. Proc. 9th ICCC, vol. 1, Delhi, India, 406-412.
[9] Kolovos, K., Tsivilis, T., Kakali, G. (2005) SEM examination of clinkers containing foreign elements. Cem. Contr. Comp. 27, 163-170.
[10] Staněk, T., Rybová, A., Zezulová, A., Boháč, M. (2018) Properties of cement with increased lithium content. Proceedings of SynerCrete’18 International Conference on Interdisciplinary Approaches for Cement-based Materials and Structural Concrete. 24-26 October, Funchal, Portugal, RILEM Proceedings PRO 121, Paris - France, Volume 1, 297-302.
[11] Staněk, T., Rybová, A., Zezulová, A., Boháč, M. (2019) Formation of Clinker Containing Lithium. Mater. Sci. Forum, vol. 955, 50-55.
[12] Kakali G., Parissakis G., Bouras D., Eber B., Hardtl R. (1996) A study on the burnability and the phase formation of PC clinker containing Cu oxide. Cem. Concr. Res. 26, 1473-1478.
[13] Ma X.-W., Chen H.-X., Wang,P.-M. (2010) Effect of CuO on the formation of clinker minerals and the hydration properties. Cem. Concr. Res. 40, 1681-1687.
[14] Ma S., Shen X., Gong X., Zhong B. (2006) Influence of CuO on the formation and coexistence of 3CaO-SiO2 and 3CaO-3ALO3-CaSO4 minerals. Cem. Concr. Res. 36, 1784-1787.
[15] Ghosh A., Bhattacharya T.K., Mukherjee B., Das S.K. (2001) The effect of CuO addition sintering of lime. Ceram Inter. 27, 201-204.
[16] Gineys N., Aouad G., Sorrentino F, Damidot D. (2011) Incorporation of trace elements in Portland cement clinker: Thresholds limits for Cu, Ni, S or Zn. Cement and Concrete Research 41, 1177-1184.
- 5 CZ 37857 U1
[17] Hou G.H., Shen X.D., Xu Z.Z. (2007) Composition design for high C3S cement clinker and its mineral formation. Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition 22, 56-60.
[18] Staněk, T., Dzurov, M., Khongová, I., Boháč, M. (2021) The incorporation of Cu into the clinker phases. Journal of Microscopy 286, 108-113.
[19] Staněk, T., Krejčí Kotlánová, M., Zezulová, A., Khongová, I., Boháč, M., Dzurov, M. (2021) Formation of clinker containing copper. CIGOS 2021, Emerging Technologies and Applications for Green Infrastructure. Proceedings of the 6th International Conference on Geotechnics, Civil Engineering Works and Structures. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 203. Springer, Singapore, 647-655.
[20] Boháč, M., Kubátová, D., Krejčí Kotlánová, M., Khongová, I., Zezulová, A., Novotný, R., Palou, M., Staněk, T., Všianský, D. (2022) The role of Li2O, MgO and CuO on SO3 activated clinkers. Cem. Concr. Res 152, 1-14.
[21] Tao, Y., Zhang, W., Li, N., Shang, D., Xia, Z., Wang, F. (2018) Fundamental principles that govern the copper doping behavior in complex clinker system. Journal of the American Ceramic Society 101, 2527-2536.
Claims (2)
1. Cementový slínek, tvořený následujícími složkami: alitem, belitem, tricalciumaluminátem, tetracalciumaluminátferitem a volným vápnem, vyznačující se tím, že v chemickém složení slínku 5 se nachází podíl SO3 v rozmezí 1,5 až 4,0 % hmotn., podíl Li2O v rozmězí 0,05 až 0,5 % hmotn. a podíl CuO 0,05 až 0,5 % hmotn., přičemž výskyt dalších složek obsahujících síru, lithium a měď - LÍ2SO4 a CU2O - je v součtu omezen na hodnotu do 3,0 % hmotn.
2. Cementový slínek podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdrojem SO3, L12O a CuO je sádrovec, uhličitan lithný a oxid měďnatý, případně různé odpadní suroviny s obsahem SO3, L12O a CuO.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2024-41871U CZ37857U1 (cs) | 2024-03-28 | 2024-03-28 | Slínek intenzifikovaný přídavkem síry, mědi a lithia |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2024-41871U CZ37857U1 (cs) | 2024-03-28 | 2024-03-28 | Slínek intenzifikovaný přídavkem síry, mědi a lithia |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ37857U1 true CZ37857U1 (cs) | 2024-04-30 |
Family
ID=90922792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2024-41871U CZ37857U1 (cs) | 2024-03-28 | 2024-03-28 | Slínek intenzifikovaný přídavkem síry, mědi a lithia |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ37857U1 (cs) |
-
2024
- 2024-03-28 CZ CZ2024-41871U patent/CZ37857U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gracioli et al. | Influence of the calcination temperature of phosphogypsum on the performance of supersulfated cements | |
| Aïtcin | Portland cement | |
| CN103889923B (zh) | 用于提高早期强度的方法和添加剂 | |
| US8568528B2 (en) | Iron-doped sulfo-belitic clinker | |
| UA110991C2 (uk) | Спосіб і добавка для підвищення міцності на ранніх стадіях твердіння | |
| Huang et al. | Ternesite-calcium sulfoaluminate cement: preparation and hydration | |
| Shen et al. | Effect of ternesite on the hydration and properties of calcium sulfoaluminate cement | |
| EP2842924A1 (en) | Composite binder comprising calcium sulfoaluminate cement and calcium nitrate or calcium nitrite | |
| AU2017436163A1 (en) | Methods for producing a cement composition | |
| JP4705846B2 (ja) | セメントクリンカーおよびセメント組成物 | |
| Moir | Improvements in the early strength properties of Portland cement | |
| CN110997591A (zh) | 制造水泥的方法 | |
| CN118878227B (zh) | 一种低钙高硫硅酸盐水泥熟料及其制备方法与应用 | |
| JP2010001196A (ja) | セメント組成物 | |
| Chandara | Study of pozzolanic reaction and fluidity of blended cement containing treated palm oil fuel ash as mineral admixture | |
| CZ37857U1 (cs) | Slínek intenzifikovaný přídavkem síry, mědi a lithia | |
| EP3687950B1 (en) | Manufacturing a binder with high beta belite content | |
| Staněk et al. | Chemical activation of dicalcium silicate and its use for cement production | |
| CZ2024112A3 (cs) | Způsob intenzifikace výroby portlandského cementu pomocí mědi, lithia a síry | |
| Šebestová et al. | Experimental study of autoclaved aerated concrete using circulating fluidized-bed combustion fly ash | |
| CZ34936U1 (cs) | Nizkoenergetický slínek pro výrobu cementu se zvýšenými počátečními pevnostmi | |
| CZ2020647A3 (cs) | Způsob intenzifikace výroby portlandského cementu | |
| Lv et al. | Effect of strontium slag on early hydration and mechanical properties of belite-C4A3 $ cement | |
| CN118307287B (zh) | 一种公路路面基层用胶凝材料及其制备方法和应用 | |
| CN116768505B (zh) | 一种离子掺杂制备的阿利特-贝利特-硫铝酸钙水泥熟料及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20240430 |