PL233257B1 - Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe - Google Patents

Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe

Info

Publication number
PL233257B1
PL233257B1 PL422049A PL42204917A PL233257B1 PL 233257 B1 PL233257 B1 PL 233257B1 PL 422049 A PL422049 A PL 422049A PL 42204917 A PL42204917 A PL 42204917A PL 233257 B1 PL233257 B1 PL 233257B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
weight
binder
slag
blaine
specific surface
Prior art date
Application number
PL422049A
Other languages
English (en)
Other versions
PL422049A1 (pl
Inventor
Łukasz Gołek
Łukasz Kotwica
Agnieszka Różycka
Jan Deja
Piotr Stępień
Original Assignee
Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
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 Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie filed Critical Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority to PL422049A priority Critical patent/PL233257B1/pl
Publication of PL422049A1 publication Critical patent/PL422049A1/pl
Publication of PL233257B1 publication Critical patent/PL233257B1/pl

Links

Classifications

    • 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
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe, używane do wytwarzania zapraw i betonów wykazujących dobre właściwości mechaniczne oraz dużą odporność na korozję chemiczną.
Spośród powszechnie znanych i stosowanych dodatków mineralnych, największe znaczenie mają obecnie żużle wielkopiecowe i popioły lotne z palenisk konwencjonalnych, których zasoby powoli wyczerpują się. Zwłaszcza żużle wielkopiecowe, ze względu na wpływ jaki wywierają na właściwości betonu, stały się materiałem wartościowym i poszukiwanym.
Do produkcji spoiw mineralnych od lat 90-tych XX wieku stosowane są również popioły fluidalne ze spalania węgla brunatnego, które jednak ze względu na niską reaktywność i niską zawartość fazy szklistej nie stanowią atrakcyjnej alternatywy dla żużli wielkopiecowych.
Znane jest z opisu patentowego PL205671 B1 spoiwo hydrauliczne, które zawiera hydrauliczny żużel wielkopiecowy o umiarkowanie utajonych właściwościach hydraulicznych drobnozmielony do stopnia powyżej 5000 cm2/g według Blaine'a, siarczanowy aktywator i dodatki aktywujące. Umiarkowanie utajony hydrauliczny żużel wielkopiecowy wykazuje następujące wyniki analizy: zeszklenie powyżej 93%, SiO.2: 34-40%, CaO: 34-37%, AI2O3 powyżej 9%, a korzystnie poniżej 13%; (CaO + MgO)/(AbO3 + SiO2): 0,88-0,98. Wielkości te można uzyskać przez zmieszanie wielu rodzajów żużli. Korzystnie spoiwo zawiera 0,5-5% klinkieru cementu portlandzkiego, względnie cementu portlandzkiego.
W opisie patentowym PL199020 B1 ujawniono spoiwo mieszane, przeznaczone do produkcji drobnowymiarowych ściennych elementów prefabrykowanych o podwyższonej wodoodporności. W jednym z rozwiązań spoiwo mieszane składa się z gipsu półwodnego lub anhydrytu w ilości 20-50% masowych, mielonego, granulowanego żużla wielkopiecowego w ilości 20-50% masowych, wapna hydratyzowanego w ilości 5-15% masowych i aktywnego dodatku mineralnego w postaci metakaolinitu w ilości 5-30% masowych.
Znane są również alkalicznie aktywowane spoiwa żużlowe, składające się z mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego i ewentualnych dodatków mineralnych, gdzie do aktywacji wykorzystuje się zwykle aktywator alkaliczny w postaci wodorotlenków sodu lub potasu, węglanu sodu lub szkła wodnego. Spoiwa te opisano szeroko w literaturze np. praca J. Małolepszy „Hydratacja i własności spoiwa żużlowo-alkalicznego” Zeszyty Naukowe AGH, Ceramika 53, Kraków 1989. Cechują się one dobrymi właściwościami mechanicznymi jak również wysoką odpornością korozyjną. Znajdują zastosowanie w specjalnych aplikacjach w budownictwie, wiertnictwie i geotechnice.
W publikacji J. Kuterasińska, A. Król pt. „Żużel pomiedziowy jako surowiec w produkcji alkalicznie aktywowanych spoiw żużlowych”, prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa-Opole 2014 nr 17, 21-36, badano właściwości spoiwa w postaci żużla pomiedziowego, który stanowi produkt uboczny powstający w trakcie pirometalurgicznej przeróbki koncentratów miedziowych. Przeprowadzone badania nad aktywnością żużla pomiedziowego wykazały, że stanowi on surowiec mało aktywny hydraulicznie. Aktywacja alkaliczna szkłem wodnym sodowym oraz metakrzemianem sodowym okazała się zabiegiem skutecznym jedynie w przypadku zastosowania granulowanego żużla pomiedziowego, w związku z czym materiał ten również nie stanowi alternatywy dla żużla wielkopiecowego.
Zgłoszenie WO2015149176 A1 dotyczy alkalicznie aktywowanych spoiw zawierających zmieszane odpady kopalniane w ilości 50-70% wagowych, odpady z recyklingu szkła o wielkości cząstek poniżej 80 μm w ilości 50-70% wagowych, popioły lotne w ilości 15-30% wagowych oraz aktywator alkaliczny, korzystnie w postaci wodorotlenku sodu lub potasu, albo krzemianu sodu lub potasu.
Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe, według niniejszego wynalazku, podobnie jak w wielu znanych ze stanu techniki rozwiązaniach zawiera granulowany żużel wielkopiecowy o powierzchni właściwej 2000-7000 cm2/g wg Blaine'a, w ilości 10-95% wagowych, aktywator alkaliczny w postaci wodorotlenku sodu i/lub węglanu sodu i/lub szkła wodnego oraz aktywny dodatek mineralny.
Istota spoiwa polega na tym, że aktywny dodatek mineralny stanowi odpad z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, korzystnie rudy miedzi, w ilości 1-90% wagowych, którego powierzchnia właściwa wynosi 2000-10000 cm2/g wg Blaine'a i który uprzednio został przetworzony poprzez wyprażenie go w temperaturze 600-900°C przez okres 1-300 minut oraz który to odpad zawiera wagowo, w przeliczeniu na główne tlenki: 20-70% SiO2, 5-30% CaO, 1-6% K2O, 5-15% Na2O, 2-10% MgO, 2-15 Al2O3, natomiast aktywator alkaliczny jest zawarty w spoiwie w ilości 5-40% wagowych, w postaci proszku lub roztworu wodnego o stężeniu od 5% do roztworu nasyconego.
PL 233 257 B1
Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe, według niniejszego wynalazku, ze względu na dużą reaktywność chemiczną może z powodzeniem zastępować dodatki mineralne, takie jak żużel wielkopiecowy i popioły lotne, co pozwala w znacznym stopniu ograniczyć ich zużycie.
Podczas obróbki termicznej odpadu z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, następuje rozkład minerałów ilastych obecnych w odpadzie, prowadzący do powstania amorficznego produktu o dużej aktywności chemicznej względem środowiska alkalicznego. Pozwala to na poprawę reaktywności materiału i umożliwia zwiększenie wytrzymałości zapraw nawet o 40% w porównaniu do zapraw zawierających znane spoiwa alkaliczno-żużlowe.
Dodatkową zaletą wynalazku jest zagospodarowanie uciążliwego dla środowiska odpadu powstającego w procesie przetwarzania rud metali.
Przedmiot wynalazku jest bliżej określony w poniższych przykładach, nie ograniczających jego zakresu.
P r z y k ł a d 1
Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe składa się z:
- 47,0% wagowych mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego o powierzchni właściwej
5200 cm2/g wg Blaine'a, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 0,85% Na2O, 6,51% MgO, 11,77% AI2O3, 37,74% SiO2, 0,19% P2O5, 0,05% SO3, 0,05% Cl, 2,83% K2O, 19,27% CaO, 0,68% TiO2, 0,19% V2O5, 0,12% Cr2O3, 0,37% MnO, 17,32% Fe2O3, 1,02% CuO, 0,96% ZnO, 0,05% SrO,
0,03% ZrO2.
- 29,3% wagowych 20% roztworu wodnego wodorotlenku sodu.
- 23,7% wagowych odpadu z procesu przetwarzania rudy miedzi metodą flotacji, o powierzchni właściwej 6800 cm2/g wg Blaine'a, uprzednio przetworzony poprzez wyprażenie go w temperaturze 750°C przez okres 180 minut, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 12,15% Na2O, 5,72% MgO, 6,18% Al2O3, 45,57% SiO2, 0,06% P2O5, 4,86% SO3, 8,84% Cl, 1,52% K2O, 13,64% CaO, 0,16% TiO2, 0,02% V2O5, 0,03% C2O3, 0,18% MnO, 0,75% Fe2O3, 0,21% CuO, 0,01% ZnO, 0,09% SrO, 0,01% ZrO2.
P r z y k ł a d 2
Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe składa się z:
- 42,0% wagowych mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego o powierzchni właściwej
5200 cm2/g wg Blaine'a, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 0,85% Na2O, 6,51% MgO, 11,77% Al2O3, 37,74% SiO2, 0,19% P2O5, 0,05% SO3, 0,05% Cl, 2,83% K2O, 19,27% CaO, 0,68% TiO2, 0,19% V2O5, 0,12% Cr2O3, 0,37% MnO, 17,32% Fe2O3, 1,02% CuO, 0,96% ZnO, 0,05% SrO,
0,03% ZrO2.
- 26,2% wagowych 20% roztworu wodnego wodorotlenku sodu.
- 31,8% wagowych odpadu z procesu przetwarzania rudy miedzi metodą flotacji, o powierzchni właściwej 6800 cm2/g wg Blaine'a, uprzednio przetworzony poprzez wyprażenie go w temperaturze 750°C przez okres 180 minut, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 12,15% Na2O, 5,72% MgO, 6,18% Al2O3, 45,57% SiO2, 0,06% P2O5, 4,86% SO3, 8,84% Cl, 1,52% K2O, 13,64% CaO, 0,16% TiO2, 0,02% V2O5, 0,03% C2O3, 0,18% MnO, 0,75% Fe2O3, 0,21% CuO, 0,01% ZnO, 0,09% SrO, 0,01% ZrO2.
P r z y k ł a d 3
Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe składa się z:
- 47% wagowych mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego o powierzchni właściwej
5200 cm2/g wg Blaine'a, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 0,85% Na2O, 6,51% MgO, 11,77% Al2O3, 37,74% SiO2, 0,19% P2O5, 0,05% SO3, 0,05% Cl, 2,83% K2O, 19,27% CaO, 0,68% TiO2, 0,19% V2O5, 0,12% Cr2O3, 0,37% MnO, 17,32% Fe2O3, 1,02% CuO, 0,96% ZnO, 0,05% SrO,
0,03% ZrO2.
- 29,3% wagowych 20% roztworu wodnego wodorotlenku sodu.
- 23,7% wagowych odpadu z procesu przetwarzania rudy miedzi metodą flotacji, o powierzchni właściwej 6800 cm2/g wg Blaine'a, uprzednio przetworzony poprzez wyprażenie go w temperaturze 800°C przez okres 180 minut, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 12,15% Na2O, 5,72% MgO, 6,18% Al2O3, 45,57% SiO2, 0,06% P2O5, 4,86% SO3, 8,84% Cl, 1,52% K2O, 13,64% CaO, 0,16% TiO2, 0,02% V2O5, 0,03% C2O3, 0,18% MnO, 0,75% Fe2O3, 0,21% CuO, 0,01% ZnO, 0,09% SrO, 0,01% ZrO2.
P r z y k ł a d 4
Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe składa się z:
PL 233 257 B1
- 47% wagowych mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego o powierzchni właściwej
5200 cm2/g wg Blaine'a, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 0,85% NagO, 6,51% MgO, 11,77% AI2O3, 37,74% S1O2, 0,19% P2O5, 0,05% SO3, 0,05% Cl, 2,83% K2O, 19,27% CaO, 0,68% T1O2, 0,19% V2O5, 0,12% Cr2O3, 0,37% MnO, 17,32% Fe2O3, 1,02% CuO, 0,96% ZnO, 0,05% SrO,
0,03% ZrO2.
- 29,3% wagowych 20% roztworu wodnego wodorotlenku sodu.
- 23,7% wagowych odpadu z procesu przetwarzania rudy miedzi metodą flotacji, o powierzchni właściwej 6800 cm2/g wg Blaine'a, uprzednio przetworzony poprzez wyprażenie go w temperaturze 700°C przez okres 180 minut, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 12,15% Na2O, 5,72% MgO, 6,18% Al2O3, 45,57% S1O2, 0,06% P2O5, 4,86% SO3, 8,84% Cl, 1,52% K2O, 13,64% CaO, 0,16% T1O2, 0,02% V2O5, 0,03% Cr2O3, 0,18% MnO, 0,75% Fe2O3, 0,21% CuO, 0,01% ZnO, 0,09% SrO, 0,01% ZrO2.
P r z y k ł a d 5
Przygotowano zaprawę I bez dodatku spoiwa według wynalazku, a zawierającą znane spoiwo alkaliczno - żużlowe o przedstawionym poniżej składzie.
Zaprawa I (referencyjna):
- 21,6% wagowych mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego o powierzchni właściwej
5200 cm2/g wg Blaine'a, który zawiera wagowo, w przeliczeniu na tlenki: 0,85% Na2O, 6,51% MgO, 11,77% AI2O3, 37,74% SiO2, 0,19% P2O5, 0,05% SO3, 0,05% Cl, 2,83% K2O, 19,27% CaO, 0,68% TiO2, 0,19% V2O5, 0,12% Cr2O3, 0,37% MnO, 17,32% Fe2O3, 1,02% CuO, 0,96% ZnO, 0,05% SrO,
0,03% ZrO2
- 13,5% wagowych 20% roztworu wodnego wodorotlenku sodu
- 64,9% wagowych piasku kwarcowego
Właściwości świeżej zaprawy I były następujące:
gęstość objętościowa 2230 kg/m3 rozpływ wg. PN-EN 1015-3 235 mm
Następnie przygotowano zaprawy II-IV, zawierające spoiwa według wynalazku przedstawione w przykładach 1-4, o następujących składach i właściwościach:
Zaprawa II
- 46,0% wagowych spoiwa o składzie przedstawionym w przykładzie 1
- 54,0% wagowych piasku kwarcowego
Właściwości świeżej zaprawy II:
gęstość objętościowa 2320 kg/m3 rozpływ wg. PN-EN 1015-3 145 mm
Zaprawa III
- 51,5% wagowych spoiwa o składzie przedstawionym w przykładzie 2
- 48,5% wagowych piasku kwarcowego
Właściwości świeżej zaprawy III:
gęstość objętościowa 2320 kg/m3 rozpływ wg. PN-EN 1015-3 115 mm
Zaprawa IV:
- 46% wagowych spoiwa o składzie przedstawionym w przykładzie 3
- 54% wagowych piasku kwarcowego
Właściwości świeżej zaprawy IV:
gęstość objętościowa 2260 kg/m3 rozpływ wg. PN-EN 1015-3 147 mm
Zaprawa V
- 46% wagowych spoiwa o składzie przedstawionym w przykładzie 4
- 54% wagowych piasku kwarcowego
Właściwości świeżej zaprawy V:
gęstość objętościowa 2240 kg/m3 rozpływ wg. PN-EN 1015-3 127 mm
Po 1,3, 7 i 28 dniach zbadano wytrzymałość stwardniałych zapraw, a uzyskane wyniki przedstawiono w poniższej tabeli:
PL 233 257 Β1
Wytrzymałość na ściskanie [MPa]
Zaprawa I Zaprawa II Zaprawa III Zaprawa IV Zaprawa V
1 dzień 8,7 13,3 15,0 11,5 14,3
3 dni 14,4 20,9 23,0 18,1 19,5
7 dni 19,8 27,7 29,4 25,5 27,6
28 dni 29,4 39,8 42,4 40,0 40,0
Jak wynika z przeprowadzonych badań, dodatek termicznie przetworzonego odpadu z flotacyjnego zbogacania rudy miedzi do spoiwa, spowodowało wzrost wytrzymałości na ściskanie ww. zapraw o ponad 40%.

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe zawierające granulowany żużel wielkopiecowy o powierzchni właściwej 2000-7000 cm2/g wg Blaine’a, w ilości 10-95% wagowych, aktywator alkaliczny w postaci wodorotlenku sodu i/lub węglanu sodu i/lub szkła wodnego oraz aktywny dodatek mineralny, znamienne tym, że aktywny dodatek mineralny stanowi odpad z procesu przetwarzania rud metali metodą flotacji, korzystnie rudy miedzi, w ilości 1-90% wagowych, którego powierzchnia właściwa wynosi 2000-10000 cm2/g wg Blaine’a i który uprzednio został przetworzony poprzez wyprażenie go w temperaturze 600-900°C przez okres 1-300 minut oraz który to odpad zawiera wagowo, w przeliczeniu na główne tlenki: 20-70% S1O2, 5-30% CaO, 1-6% K2O, 5-15% Na2O, 2-10% MgO, 2-15 AI2O3, natomiast aktywator alkaliczny jest zawarty w spoiwie w ilości 5-40% wagowych, w postaci proszku lub roztworu wodnego o stężeniu od 5% do roztworu nasyconego.
PL422049A 2017-06-28 2017-06-28 Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe PL233257B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL422049A PL233257B1 (pl) 2017-06-28 2017-06-28 Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL422049A PL233257B1 (pl) 2017-06-28 2017-06-28 Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL422049A1 PL422049A1 (pl) 2019-01-02
PL233257B1 true PL233257B1 (pl) 2019-09-30

Family

ID=64899019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL422049A PL233257B1 (pl) 2017-06-28 2017-06-28 Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL233257B1 (pl)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5927740B2 (ja) * 1976-04-25 1984-07-07 大阪曹達株式会社 工業癈滓利用硬化性組成物の製造方法
JPH01100047A (ja) * 1987-10-12 1989-04-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 水砕スラグを含むドライモルタル
PL311603A1 (en) * 1995-11-30 1997-06-09 Cezary Haller Slag binder, mortar made thereof and formpieces made using such binder

Also Published As

Publication number Publication date
PL422049A1 (pl) 2019-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2014317427B2 (en) Fluxes/mineralizers for calcium sulfoaluminate cements
RU2005122313A (ru) Сиалитный бинарный мокрый цемент, способ его получения и использования
KR101014868B1 (ko) 무시멘트 마그네슘계 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 무시멘트 마그네슘계 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트2차제품
MXPA06011527A (es) Aglutinante hidraulico.
MXPA06011528A (es) Aglutinante hidraulico.
Kryvenko et al. Utilization of industrial waste water treatment residues in alkali activated cement and concretes
CN106866090B (zh) 一种无水泥脱硫石膏抹灰砂浆及其制备方法
JP5624722B2 (ja) セメントクリンカー及びセメント
JP2009161412A (ja) セメント組成物
Şahin et al. Mutual activation of blast furnace slag and a high-calcium fly ash rich in free lime and sulfates
KR100942028B1 (ko) 무시멘트 알칼리 활성결합재, 상기 결합재를 포함하는 무시멘트 알칼리 활성 모르터, 콘크리트 및 콘크리트 제품
Kotwica et al. Influence of calcined mine tailings on the properties of alkali activated slag mortars
Sheshpari A review on types of binder and hydration in cemented paste backfill (CPB)
PL233257B1 (pl) Alkalicznie aktywowane spoiwo żużlowe
KR20040091145A (ko) 시멘트 혼화재
JP2009035451A (ja) セメント添加材及びセメント組成物
KR101804711B1 (ko) 슬래그 미분말 유리질 피막 활성화제 조성물
Islam et al. Development of geopolymer mortars using palm oil fuel ash-blast furnace slag-fly ash-as binders
JP4944750B2 (ja) セメント添加材及びセメント組成物
WO2017089899A1 (en) Chemically activated cement using industrial waste
CZ18784U1 (cs) Smes - regulant pocátku tuhnutí cementu na bázi cementárského slínku
JP5355339B2 (ja) セメント添加材及びセメント組成物
KR101345200B1 (ko) 녹차를 이용한 저알칼리 비시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 포함하는 블록
PL415930A1 (pl) Zestaw surowcowy przeznaczony do wytwarzania klinkieru portlandzkiego
JP2007320843A (ja) セメント組成物およびその製造方法