EA035762B1 - Method for producing nanocement - Google Patents

Method for producing nanocement Download PDF

Info

Publication number
EA035762B1
EA035762B1 EA201800299A EA201800299A EA035762B1 EA 035762 B1 EA035762 B1 EA 035762B1 EA 201800299 A EA201800299 A EA 201800299A EA 201800299 A EA201800299 A EA 201800299A EA 035762 B1 EA035762 B1 EA 035762B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
module
diameter
nanocement
elements
cement
Prior art date
Application number
EA201800299A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201800299A1 (en
Inventor
Анатолий Васильевич Кулаков
Валентин Андреевич Ранцев-Картинов
Original Assignee
Анатолий Васильевич Кулаков
Валентин Андреевич Ранцев-Картинов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Васильевич Кулаков, Валентин Андреевич Ранцев-Картинов filed Critical Анатолий Васильевич Кулаков
Priority to EA201800299A priority Critical patent/EA035762B1/en
Publication of EA201800299A1 publication Critical patent/EA201800299A1/en
Publication of EA035762B1 publication Critical patent/EA035762B1/en

Links

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
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/48—Clinker treatment
    • C04B7/52—Grinding ; After-treatment of ground cement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18—Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • 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
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06—Quartz; Sand
    • C04B14/068—Specific natural sands, e.g. sea -, beach -, dune - or desert sand
    • 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
    • C04B7/04—Portland cement using raw materials containing gypsum, i.e. processes of the Mueller-Kuehne type
    • 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
    • C04B7/14—Cements containing slag
    • C04B7/147—Metallurgical slag
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

The invention relates to a new nanotechnology-based industrial method for producing nanocement (NC) having a valence bond structure of silicon similar to that of carbon in diamond, and using a nanotechnology-based chain (NTC) of three identical units with different sizes of elements of working medium (EWM), based on the application of the Universal Module of Industrial Disintegrators/Activators (Patent RF No. 161751) developed by the inventors, that allows obtaining microdispersed mix with up to 50 m fineness of grind. Input material (portlandite, hexanal hydroaluminates, calcium hydro-mono-sulpho-aluminates, ettringite, crushed stone and quartz sand or smelter slags) with an average size of particles of up to 500 nm is supplied into the first module, where it is ground by the elements of the working medium (EWM) of the module (in the form of cylinders having a diameter of ~(1-2) mm, a length of ~(8-42) mm made of quenched magnetically hard steel or balls with a diameter of ~(4-5) mm from ball bearings) to 50 m particles; the second module receives the produced powder, which is further ground to 10 nm particles by EWM (in the form of needles having a diameter of ~(0.8-1) mm and a length of ~(8-12) mm made of the same steel); the third module with the same EWM as in the previous module receives the obtained nano-powder and water with a temperature in the range of (1-30)°C, which, when mixed and activated in the working zone of the module, give a homogeneous nano-suspension of cement in water, which then turns, under the action of electrochemistry, into cement mix. The input material is ground by two identical units of modules with different diameters of working medium cylinders of up to 10 nm; 2) the process of obtaining nanocement proceeds (in the third module completely identical to the second module) at an ambient temperature of (1-30)°C and atmospheric pressure. The produced NC is a homogenous microdispersed mix with particle sizes not greater than 50 m regardless of particle sizes of input components.

Description

Изобретение относится к новому нанотехнологичному промышленному способу изготовления наноцемента (НЦ), имеющего структуру валентных связей кремния как у углерода в алмазе с использованием нанотехнологической (НТ) цепочки из трех идентичных блоков с отличающимися размерами элементов рабочего тела (ЭРТ), основанной на применении разработанного авторами Универсального модуля промышленных дезинтеграторов/активаторов (патент РФ № 161751), позволяющей предварительно размолоть исходный материал (портландит, гексанальные гидроалюминаты, гидромоносульфоалюминаты кальция, эттрингит, щебень и кварцевый песок или металлургические шлаки) до микродисперсной смеси вплоть до тонины в 50 мкм; далее домолоть данную смесь до тонины ~10 нм; приготовить из смеси наносуспензию; за счет уменьшения геометрического размера частиц структурообразующих элементов, при затворении, между зернами структур такого размера образуется плотность энергии, которая обусловлена поверхностным натяжением.The invention relates to a new nanotechnological industrial method for the manufacture of nanocement (NC), which has a structure of valence bonds of silicon like carbon in diamond using a nanotechnological (NT) chain of three identical blocks with different sizes of working fluid elements (ERT), based on the use of the universal a module of industrial disintegrators / activators (RF patent No. 161751), which allows pre-grinding the starting material (portlandite, hexanal hydroaluminates, calcium hydro-monosulfoaluminates, ettringite, crushed stone and quartz sand or metallurgical slags) to a microdispersed mixture up to a fineness of 50 microns; then grind this mixture to a fineness of ~ 10 nm; prepare a nanosuspension from the mixture; due to a decrease in the geometric size of the particles of the structure-forming elements, upon mixing, an energy density is formed between the grains of structures of this size, which is due to surface tension.

Наноцемент согласно изобретению относится к цементам нового поколения по сравнению с портландцементом, что является международно признанным фактом под прежним его наименованием - вяжущее низкой водопотребности.Nanocement according to the invention belongs to the new generation of cements in comparison with Portland cement, which is an internationally recognized fact under its previous name - a binder of low water demand.

Известен способ производства наноцемента, включающий совместное измельчение в прессвалковой дробилке портландцементного клинкера, минеральной кремнеземистой добавки, содержащей SiO2 не менее 30 мас.%, и гипсового камня, до фракционного состава, мас.%: 15-25 мм - (10-15)%; 5-7 мм - (15-20)%; порошок - (60-75)%; гомогенизацию полученной смеси в смесителе с принудительным перемешиванием с последующей ее механохимической активацией в трехкамерной шаровой мельнице до удельной поверхности 300-900 м2/кг с введением в шаровую мельницу полимерного модификатора, содержащего нафталинсульфонат натрия не менее 60 мас.%, с формированием на зернах портландцемента сплошных нанооболочек - капсул толщиной 20-100 нм состава C.'10H-SO3,C.'aNa при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: портландцементный клинкер - 30-90, гипсовый камень - 0,3-6,0, указанный модификатор - 0,5-2,0, указанная кремнеземистая добавка - остальное.A known method for the production of nanocement, including joint grinding in a press crusher of Portland cement clinker, a mineral silica additive containing SiO 2 at least 30 wt.%, And gypsum stone, to a fractional composition, wt.%: 15-25 mm - (10-15) %; 5-7 mm - (15-20)%; powder - (60-75)%; homogenization of the resulting mixture in a mixer with forced mixing followed by its mechanochemical activation in a three-chamber ball mill to a specific surface area of 300-900 m 2 / kg with the introduction of a polymer modifier containing sodium naphthalene sulfonate at least 60 wt.% into the ball mill, with the formation of Portland cement on grains continuous nanoshells - capsules 20-100 nm thick with composition C. ' 10 H-SO 3 , C.'aNa with the following ratio of starting components, wt%: Portland cement clinker - 30-90, gypsum stone - 0.3-6.0, the specified modifier - 0.5-2.0, the specified silica additive - the rest.

Изобретение также относится к составу ианоцемента, полученного способом по п.1. Технический результат - повышение строительно-технических свойств цемента до классов (72,5-82,5), снижение его себестоимости, радикальное уменьшение удельных затрат топлива, выбросов NOx, SO2 и СО2 (патент РФ № 2544355, 2013).The invention also relates to the composition of ianocement obtained by the method according to claim 1. The technical result is an increase in the construction and technical properties of cement up to classes (72.5-82.5), a decrease in its cost, a radical decrease in specific fuel costs, NOx, SO 2 and CO 2 emissions (RF patent No. 2544355, 2013).

Недостатками этого способа являются технологически сложные операции (процесс перемалывания и активации в пресс-валковой дробилке и трехкамерной шаровой мельнице), требующие больших временных и энергозатрат, образование нанооболочек методом нанесения на более крупные частицы не позволяет им плотно прилегать за счет незначительного изменения геометрических форм самих частиц, оставляя микропустоты, уменьшая прочность материала.The disadvantages of this method are technologically complex operations (the process of grinding and activation in a press roll crusher and a three-chamber ball mill), which require a lot of time and energy, the formation of nanoshells by applying onto larger particles does not allow them to adhere tightly due to a slight change in the geometric shapes of the particles themselves , leaving microvoids, reducing the strength of the material.

Известен способ изготовления наноцемента на основе портландцементного клинкера и модификатора нафталинсульфонатов. Состав и способ могут быть использованы в цементной промышленности и строительной индустрии. Портландцементный клинкер (ПЦК) включает минеральные фазы - алит и белит (блочные микрокристаллы), алюминаты и алюмоферриты кальция, а частицы заключены в нанооболочки (капсулы) из нафталинсульфонатов толщиной 30-100 нм при удельной поверхности 400-600 м2/кг. В нафталинсульфонатах по изобретению молекулярная масса (ММ) нафталинсульфонатов в капсулах 600-800 Да. Поверх капсул расположен диффузный слой (Д-слой) из дросселированных при помоле нафталинсульфонатов с ММ (300-600) Да, а под капсулами - слой травленых минеральных фаз (ТМФ-слой) результат контактного взаимодействия при наклеивании капсул кислотного характера на щелочную алитовую подложку. Толщина ТМФ-слоя 2-50 нм. Он включает наноблоки алита размерами 1-20 нм. Технический результат - повышение сохраняемости НЦ не менее 1 года без потерь прочности, водоредуцирующий фактор и защита цементного камня от карбонизации; ускорение роста прочности НЦ и бетона на его основе и повышение ее уровня на 3-4 класса против портландцемента. НЦ включает сульфатнокальциевый компонент и минеральные добавки, как активные, так и наполнители. Способ изготовления НЦ - совместный помол указанных компонентов до достижения: а) полноты покрытия капсул Д-слоем по критерию минимальной степени агрегации частиц, определяемой по методу воздухопроницаемости; б) полноты покрытия ПК-компонента ТМФ-слоем по критерию двойного максимума на графике тепловыделения приготовленного из продукта помола цементного теста в процессе схватывания в калориметре. Оба показателя интегральные и характеризуют готовность продукта (патент РФ № 2577340, 2013).A known method of manufacturing nanocement based on Portland cement clinker and naphthalenesulfonate modifier. The composition and method can be used in the cement industry and the construction industry. Portland cement clinker (CRC) comprises mineral phase - alite and belite (block microcrystals) alyumoferrity aluminates and calcium, and the particles are enclosed in nanoshells (capsules) naphthalenesulfonates thickness of 30-100 nm, with surface areas of 400-600 m 2 / kg. In the naphthalenesulfonates according to the invention, the molecular weight (MW) of the naphthalenesulfonates in capsules is 600-800 Da. Above the capsules there is a diffuse layer (D-layer) of naphthalenesulfonates throttled during grinding with MM (300-600) Da, and under the capsules there is a layer of etched mineral phases (TMP-layer) as a result of contact interaction when acid capsules are glued to an alkaline alite substrate. The thickness of the TMP layer is 2-50 nm. It includes alite nanoblocks 1-20 nm in size. EFFECT: increased preservation of NC for at least 1 year without loss of strength, water-reducing factor and protection of cement stone from carbonization; accelerating the growth of strength of NC and concrete based on it and increasing its level by 3-4 classes against Portland cement. NC includes a calcium sulfate component and mineral additives, both active and fillers. Method of manufacturing NC - joint grinding of the specified components until reaching: a) completeness of the capsule coating with D-layer according to the criterion of the minimum degree of particle aggregation, determined by the method of air permeability; b) the completeness of the coating of the PC component with a TMP layer according to the double maximum criterion on the graph of heat release of the cement paste prepared from the grinding product during the setting process in the calorimeter. Both indicators are integral and characterize the readiness of the product (RF patent No. 2577340, 2013).

Недостатками этого способа являются формирование нанооболочки (капсул) поверх более крупных частиц без возможности корректировки размера самих частиц, что уменьшает возможную площадь контакта между частицами, при этом максимальная прочность зерен клинкера определяется как прочность самого слабого материала шихты вяжущего, как результат, использование энергии для связывания крупных частиц ПЦК не дает максимально возможного упрочнения смеси.The disadvantages of this method are the formation of nanoshells (capsules) on top of larger particles without the possibility of adjusting the size of the particles themselves, which reduces the possible contact area between the particles, while the maximum strength of the clinker grains is defined as the strength of the weakest material of the binder batch, as a result, the use of energy for binding large PCC particles do not give the maximum possible hardening of the mixture.

Технический результат нового нанотехнологичного промышленного способа изготовления НЦ получение качественной мелкодисперсной тонины с измененным геометрическим размером частиц структурообразующих элементов микроуровня со средним размером частиц намного меньше 50 мкм, в таком случае при затворении между зернами структур такого размера будет получена соответствующая плотность энергии, которая обусловлена поверхностным натяжением, при этом предельная толщина слояThe technical result of a new nanotechnological industrial method for manufacturing NC is obtaining a high-quality fine fineness with a changed geometric particle size of structure-forming microlevel elements with an average particle size much less than 50 μm, in this case, when mixing between the grains of structures of this size, an appropriate energy density will be obtained, which is due to surface tension, in this case, the limiting layer thickness

- 1 035762 жидкости будет составлять: диаметр молекулы воды d ~3х10-8 см, при этом, если максимальна прочность зерен материала шихты вяжущего велика, то прочность материала определяется по формуле:- 1 035762 liquid will be: the diameter of a water molecule d ~ 3x10 -8 cm, while, if the maximum strength of the grains of the material of the binder mixture is large, then the strength of the material is determined by the formula:

А также упрощается технологический цикл производства и линии производственного оборудования за счет постепенного перемалывания в Универсальных модулях промышленных дезинтеграторов/активаторов (патент РФ № 161751).And also the technological cycle of production and the line of production equipment is simplified due to the gradual grinding in Universal modules of industrial disintegrators / activators (RF patent No. 161751).

Указанный технический результат достигается за счёт того, что по предполагаемому способу исходный материал (портландит, гексанальные гидроалюминаты, гидромоносульфоалюминаты кальция, эттрингит) со средним размером частиц до 500 нм размалывается элементами рабочего тела (ЭРТ) модуля (в виде цилиндров диаметром ~1-2 мм, длиной ~8-12 мм из закаленной магнитотвердой стали или шариков диаметром ~4-5 мм от шарикоподшипников) вплоть до 50 мкм; во второй модуль поступает полученный порошок, который домалывается до 10 нм ЭРТ (в виде игл диаметром ~0,8-1 мм при длине ~8-12 мм из той же стали); в третий модуль с такими же ЭРТ, как и в предыдущем модуле, поступает полученный нанопорошок и вода с температурой в пределах 1-30°С, которые, перемешиваясь и активируясь в рабочей зоне модуля, дают однородную наносуспензию цемента в воде, далее превращающуюся под действием электрохимии в цементную смесь.The specified technical result is achieved due to the fact that according to the proposed method, the starting material (portlandite, hexanal hydroaluminates, calcium hydro-monosulfoaluminates, ettringite) with an average particle size of up to 500 nm is ground by elements of the working fluid (ERT) of the module (in the form of cylinders with a diameter of ~ 1-2 mm , ~ 8-12 mm long from hardened magnetically hard steel or balls ~ 4-5 mm in diameter from ball bearings) up to 50 microns; the resulting powder enters the second module, which is crushed to 10 nm by ERT (in the form of needles ~ 0.8-1 mm in diameter with a length of ~ 8-12 mm from the same steel); the third module with the same ERT, as in the previous module, receives the resulting nanopowder and water with a temperature in the range of 1-30 ° C, which, mixing and activating in the working zone of the module, give a homogeneous nanosuspension of cement in water, then transforming under the action of electrochemistry into a cement mixture.

Кристаллогидратые частицы портландита и гексагональных гидроалюминатов и гидромоносульфоалюминатов кальция имеют средние размеры до 500 нм. Основной формой эттрингита в обычном цементном камне является игольчатая форма. При pH=11-12 длина игл составляет 1-2 мкм, ширина 0,1-0,2 мкм (средний размер 500 нм). При pH=12-12,5 образуется лучеобразный эттрингит со значительно более тонкими и короткими волокнами кристаллов. В пропаренном бетоне и бетоне, приготовленном с применением добавок - суперпластификаторов, эттрингит обычно не образуется. Дополнительное увеличение при получении электронно-микроскопических снимков с помощью ПЭВМ показало, что первичными устойчивыми образованиями гидросиликатного геля являются сферические частицы размером около 10 нм, которые формируют глобулярные образования размером около 50 нм. Из этих частиц образуются наблюдаемые в микроскоп пластинчатые, игольчатые, волокнистые, трубчатые образования. Сферическая форма и размеры наименьших структурных элементов гидросиликатного геля подтверждаются строением реакционного слоя из первичных гидросиликатов кальция, возникающего в первые секунды после контакта зерен с водой. С учетом выше изложенного авторами разработана схематическая многоуровневая модель структуры бетона, дающая наглядное представление о взаимодействиях между этими элементами. Значительный вклад в эти взаимодействия вносят электроповерхностные свойства структурных элементов бетона и обусловленные ими электроповерхностные взаимодействия. Действительно, если между элементами на субмикронном уровне действуют вышеозначенные поля, то в таком случае они могут и нести ответственность за плотность энергии связи в цементном камне, она будет определяться величиной плотности энергии электромагнитного поля, Е, которая дана ниже в выражении (2):Crystalline hydrate particles of portlandite and hexagonal hydroaluminates and calcium hydrogen monosulfoaluminates have an average size of up to 500 nm. The main form of ettringite in common cement stone is the acicular form. At pH = 11-12, the length of the needles is 1-2 microns, the width is 0.1-0.2 microns (average size is 500 nm). At pH = 12-12.5, a ray-like ettringite with significantly thinner and shorter crystal filaments is formed. In steamed concrete and concrete prepared with the use of additives - superplasticizers, ettringite usually does not form. Additional magnification when obtaining electron microscopic images using a PC showed that the primary stable formations of the hydrosilicate gel are spherical particles about 10 nm in size, which form globular formations about 50 nm in size. Lamellar, needle-like, fibrous, tubular formations observed in a microscope are formed from these particles. The spherical shape and dimensions of the smallest structural elements of the hydrosilicate gel are confirmed by the structure of the reaction layer of primary calcium hydrosilicates, which appears in the first seconds after the contact of the grains with water. Taking into account the above, the authors have developed a schematic multi-level model of the structure of concrete, which gives a visual representation of the interactions between these elements. A significant contribution to these interactions is made by the electrosurface properties of the structural elements of concrete and the electrosurface interactions caused by them. Indeed, if the above-mentioned fields act between the elements at the submicron level, then in this case they may be responsible for the density of the binding energy in the cement stone, it will be determined by the value of the energy density of the electromagnetic field, E, which is given below in expression (2):

Пример осуществления способаAn example of the implementation of the method

Создается линия из трех последовательно сочлененных идентичных Универсальных модулей промышленных дезинтеграторов/активаторов. В первый модуль подается исходный кварцевый песок, который размалывается элементами рабочего тела модуля (в виде цилиндров диаметром ~1-2 мм, длиной ~8-12 мм из закаленной магнитотвердой стали или шариков диаметром ~5 мм от шарикоподшипников) вплоть до 50 мкм. После этого полученный порошок поступает во второй модуль, где домалывается до 10 нм элементами рабочего тела (в виде игл диаметром ~0,8-1 мм при длине ~8-12 мм из той же стали). После этого нанопорошок поступает в третий модуль с такими же элементами рабочего тела, как и в предыдущем модуле, полученный нанопорошок смешивается с водой при оптимальной температуре в пределах от 1-30°С, которые, перемешиваясь и активируясь в рабочей зоне модуля, образуют сначала однородную наносуспензию цемента, далее превращающуюся под действием электрохимии в цементную смесь.A line of three consecutively articulated identical Universal modules of industrial disintegrators / activators is created. Initial quartz sand is fed into the first module, which is ground by elements of the working medium of the module (in the form of cylinders ~ 1-2 mm in diameter, ~ 8-12 mm in length from hardened magnetically hard steel or balls ~ 5 mm in diameter from ball bearings) up to 50 microns. After that, the resulting powder enters the second module, where it is broken down to 10 nm by elements of the working fluid (in the form of needles with a diameter of ~ 0.8-1 mm and a length of ~ 8-12 mm from the same steel). After that, the nanopowder enters the third module with the same elements of the working fluid as in the previous module, the resulting nanopowder is mixed with water at an optimal temperature ranging from 1-30 ° C, which, mixing and activating in the working area of the module, first form a homogeneous cement nanosuspension, which is further transformed under the action of electrochemistry into a cement mixture.

При составлении шихты щелочных вяжущих добавка щелочи, соды или поташа должна составлять порядка 10% по весу в пересчете на Na2O.When compiling a charge of alkaline binders, the addition of alkali, soda or potash should be about 10% by weight, calculated as Na 2 O.

Для получения не растворимых в воде вяжущих рекомендуется использовать для измельчения щелочные гидросиликаты и щелочноземельные низкоосновные гидроалюмосиликаты. Для получения плохо растворимых в воде вяжущих рекомендуется использовать для измельчения щелочного щелочноземельные гидросиликаты и щелочноземельные алюминаты. Для получения мало растворимых в воде вяжущих рекомендуется использовать для измельчения: щелочного щелочноземельные гидроалюмосиликаты и щелочноземельные гидросиликаты. Для получения хорошо растворимых в воде вяжущих рекомендуется использовать для измельчения: щелочные гидроалюминаты и щелочные гидросиликаты. Данные особенности позволят получать цементные смеси с заданными характеристиками и эксплуатационными условиями, носящими определенный временной характер.To obtain water-insoluble binders, it is recommended to use alkaline hydrosilicates and alkaline earth low-basic hydroaluminosilicates for grinding. To obtain binders poorly soluble in water, it is recommended to use alkaline earth hydrosilicates and alkaline earth aluminates for grinding. To obtain little water-soluble binders, it is recommended to use for grinding: alkaline alkaline earth hydroaluminosilicates and alkaline earth hydrosilicates. To obtain binders readily soluble in water, it is recommended to use for grinding: alkaline hydroaluminates and alkaline hydrosilicates. These features will make it possible to obtain cement mixtures with specified characteristics and operating conditions that are of a certain temporary nature.

Claims (3)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Новый нанотехнологичный промышленный способ получения наноцемента, представляющий собой технологичную цепочку из трех последовательно сочлененных идентичных Универсальных модулей промышленных дезинтеграторов/активаторов, в котором в первый модуль подается исходный материал, представляющий собой портландит, гексанальные гидроалюминаты, гидромоносульфоалюминаты кальция, эттрингит, щебень и кварцевый песок или металлургические шлаки со средним размером частиц до 500 нм, где материал размалывают элементами рабочего тела модуля в виде цилиндров диаметром 1-2 мм, длиной 8-12 мм из закаленной магнитотвердой стали или шариков диаметром 4-5 мм от шарикоподшипников вплоть до 50 мкм; во второй модуль поступает полученный порошок, который домалывается до 10 нм элементами рабочего тела в виде игл диаметром 0,8-1 мм при длине 8-12 мм из той же стали; в третий модуль с такими же элементами рабочего тела, как и в предыдущем модуле, поступает полученный во втором модуле нанопорошок и вода с температурой в пределах 1-30°С, которые, перемешиваясь и активируясь в рабочей зоне модуля, дают однородную наносуспензию цемента в воде, далее превращающуюся под действием электрохимии в цементную смесь.1. A new nanotechnological industrial method for producing nanocement, which is a technological chain of three sequentially articulated identical Universal modules of industrial disintegrators / activators, in which the first module is fed with the initial material, which is portlandite, hexanal hydroaluminates, calcium hydro-monosulfoaluminates, ettringite, crushed stone and quartz sand or metallurgical slags with an average particle size of up to 500 nm, where the material is grinded with elements of the working medium of the module in the form of cylinders with a diameter of 1-2 mm, a length of 8-12 mm made of hardened magnetic hard steel or balls with a diameter of 4-5 mm from ball bearings up to 50 microns; the second module receives the resulting powder, which is crushed to 10 nm by elements of the working fluid in the form of needles with a diameter of 0.8-1 mm and a length of 8-12 mm from the same steel; the third module with the same elements of the working fluid as in the previous module receives the nanopowder obtained in the second module and water with a temperature in the range of 1-30 ° С, which, mixing and activating in the working area of the module, give a homogeneous nanosuspension of cement in water , further transformed under the action of electrochemistry into a cement mixture. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что: процесс получения наноцемента протекает (в третьем модуле, полностью идентичном второму) при температуре окружающей среды 1-30°С и атмосферном давлении.2. The method according to claim 1, characterized in that: the process of obtaining nanocement takes place (in the third module, completely identical to the second) at an ambient temperature of 1-30 ° C and atmospheric pressure. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что получаемый наноцемент представляет собой однородную мелкодисперсную смесь с размером частиц не более 50 мкм вне зависимости от размеров частиц исходных компонентов.3. The method according to claim 1, characterized in that the resulting nanocement is a homogeneous finely dispersed mixture with a particle size of not more than 50 microns, regardless of the particle size of the initial components.
EA201800299A 2018-06-04 2018-06-04 Method for producing nanocement EA035762B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800299A EA035762B1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Method for producing nanocement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800299A EA035762B1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Method for producing nanocement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201800299A1 EA201800299A1 (en) 2019-12-30
EA035762B1 true EA035762B1 (en) 2020-08-06

Family

ID=69061828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201800299A EA035762B1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Method for producing nanocement

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA035762B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2371402C2 (en) * 2007-12-29 2009-10-27 Закрытое акционерное общество "ИМЭТСТРОЙ" (ЗАО "ИМЭТСТРОЙ") Method of producing cement with mineral additive
RU2577340C2 (en) * 2013-07-15 2016-03-20 Борис Эммануилович Юдович Nanocement and method for production thereof
RU161751U1 (en) * 2015-03-03 2016-05-10 Валентин Андреевич Ранцев-Картинов UNIVERSAL MODULE OF INDUSTRIAL DISINTEGRATORS / ACTIVATORS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2371402C2 (en) * 2007-12-29 2009-10-27 Закрытое акционерное общество "ИМЭТСТРОЙ" (ЗАО "ИМЭТСТРОЙ") Method of producing cement with mineral additive
RU2577340C2 (en) * 2013-07-15 2016-03-20 Борис Эммануилович Юдович Nanocement and method for production thereof
RU161751U1 (en) * 2015-03-03 2016-05-10 Валентин Андреевич Ранцев-Картинов UNIVERSAL MODULE OF INDUSTRIAL DISINTEGRATORS / ACTIVATORS

Also Published As

Publication number Publication date
EA201800299A1 (en) 2019-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6274465B2 (en) Nanocement and production method of nanocement
CN110526628B (en) Preparation method of high-doping-amount wet-grinding phosphorus-solid waste super-retarding cementing material
CN107459311B (en) Preparation method of waste-utilizing, fracture-resisting and toughening wet-grinding slurry-like admixture
CN110156367B (en) Method for preparing nano C-S-H gel early strength agent by wet grinding of industrial solid wastes
Lim et al. Synthesis of nano cementitious additives from agricultural wastes for the production of sustainable concrete
CN109650398B (en) Calcium silicate hydrate early strength agent and preparation method thereof
KR100893585B1 (en) Cement aid for early strength enhancement
CN110330257A (en) A kind of C-S-H gel nanocrystal early strength agent and its preparation method and application
JPH10504514A (en) Improved grinding aid composition and cement product
EP3548447B1 (en) Construction material composition comprising carbon nanotubes and method for the preparation thereof
CN103979886A (en) High early-strength high-performance concrete mixed with nano silicon dioxide powder and preparation method thereof
CN111892325A (en) Preparation method of wet-milling dechlorination nano-alkali residue inorganic salt early strength agent
CN112299795B (en) Recycled concrete and preparation method thereof
CN107555896A (en) It is a kind of to excite slag and the standby admixture of coal ash for manufacturing and the high-strength concrete prepared using admixture with waterglass
CN102659328A (en) Preparation method of modified regenerated cementing material
Theobald et al. β-Naphthalene sulfonate formaldehyde-based nanocomposites as new seeding materials for Portland cement
CN114213055B (en) Concrete gelling accelerator and preparation method and application thereof
CN114735955A (en) Desulfurized gypsum based super-sulfate cement and preparation method thereof
CN103228595A (en) Clay-bearing manufactured sands for hydratable cementitious compositions
EA035762B1 (en) Method for producing nanocement
CN101372403A (en) Method for preparing flyash cement
Peuker Synthesis of high performance geopolymers by wet milling of blast furnace slags
Ali et al. Effect of zinc oxide nanoparticle on properties of concrete
JPH09255378A (en) Super fine particle injecting material and its production
TWI635066B (en) Non-calcined cementitious compositions, non-calcined concrete compositions, non-calcined concrete and preparation methods thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM