PL248844B1 - Sposób oraz kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych - Google Patents
Sposób oraz kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanychInfo
- Publication number
- PL248844B1 PL248844B1 PL447614A PL44761424A PL248844B1 PL 248844 B1 PL248844 B1 PL 248844B1 PL 447614 A PL447614 A PL 447614A PL 44761424 A PL44761424 A PL 44761424A PL 248844 B1 PL248844 B1 PL 248844B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- weight
- flotation tailings
- sand
- thermally activated
- amount
- Prior art date
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
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/12—Waste materials; Refuse from quarries, mining or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/20—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
-
- 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
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
-
- 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
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/02—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Sposób wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych, ze składników mineralnych zawierających materiał wapienny i materiał kwarcowy, obejmujących rozdrobniony piasek i rozdrobniony odpad flotacyjny, z których wytwarza się mieszaninę z wodą, a po wstępnym dojrzewaniu masę formuje w kształtkę i utwardza w warunkach hydrotermalnych. Mieszanina zawiera 35% - 50% wag., korzystnie 45% wag. aktywizowanego termicznie odpadu flotacyjnego, wapno wysokoreaktywne w ilości 3% - 5% wag., piasek w ilości 25% - 45% wag., korzystnie 41% wag. oraz 8% — 15% wag., korzystnie 11% wag. wody, przy czym z aktywizowanym termicznie odpadem flotacyjnym wprowadza się aktywne tlenki wapnia i magnezu oraz krzemionkę. Kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych, zawiera składniki mineralne z materiałem wapiennym i materiałem kwarcowym, obejmuje rozdrobniony odpad flotacyjny oraz rozdrobniony piasek, i zawiera 35-50% wag., korzystnie 45% wag. aktywizowanego termicznie odpadu flotacyjnego, wapno wysokoreaktywne w ilości 3% - 5% wag., rozdrobniony piasek w ilości 25% - 45% wag., korzystnie 41% wag. oraz 8% — 15% wag., korzystnie 11% wag. wody, przy czym aktywizowany termicznie odpad flotacyjny ma powierzchnię właściwą 3000 do 8000 cm2/g, korzystnie 5000 cm2/g według Blaine'a.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych, z przeznaczeniem na cegły, bloczki, płyty i płytki, pustaki, oraz podobne, do stosowania w budownictwie, publicznym, przemysłowym i mieszkaniowym.
Formowane materiały budowlane są znane i powszechnie stosowane, przy czym w zależności od przeznaczenia do celów konstrukcyjnych, izolacyjnych lub instalacyjnych, wykorzystywane są materiały kamienne, silikatowe, ceramiczne, betony, drewno, metale, tworzywa sztuczne itp.
Znane materiały i wyroby budowlane na bazie cementu wytwarza się z cementu portlandzkiego, piasku oraz innych dodatków, a zmieszane z wodą składniki mineralne utwardza się w formach. Natomiast materiały budowlane wapienno-piaskowe wytwarzane metodą autoklawizacji, jako podstawowy surowiec zawierają piasek kwarcowy i wapno palone, przy czym stosuje się również dodatki mineralne, za pomocą których modyfikuje się cechy produktu.
Materiały budowlane wapienno-piaskowe (silikatowe), z których produkuje się między innymi cegły, bloczki, płyty i płytki, pustaki, wykorzystywane są powszechnie w budownictwie mieszkaniowym, publicznym i przemysłowym. Wymagania wobec materiałów tego rodzaju określają normy, odnoszące się w szczególności do właściwości fizycznych, gdzie korzystne są wysoka wytrzymałość na ściskanie, przy stosunkowo małej gęstości pozornej i mała przewodność cieplna, mrozoodporność, szczelność oraz niska nasiąkliwość.
Wytwarzanie materiału wapienno-piaskowego polega na zmieszaniu rozdrobnionego piasku z wapnem palonym i wodą. Do produkcji autoklawizowanych wyrobów silikatowych używa się mieszaniny surowców w proporcjach, które zapewniają korzystny stosunek molowy CaO do SiO2. Mieszanina zawiera najczęściej: 90-92% mielonego piasku, 7-8% wapna oraz 2-3% wody. W zależności od potrzeb, związanych z oczekiwanymi parametrami wyrobu, ustala się również inne proporcje wyjściowych składników. Masę zagęszcza się, a po jej związaniu i wstępnej obróbce uformowane kształtki poddaje się utwardzaniu wysoko- lub niskoprężnemu. Powstające w tym procesie uwodnione krzemiany wapnia (2CaO-SiO2-2H2O) nadają wyrobom wysoką wytrzymałość na ściskanie. Natomiast materiały lub dodatki mineralne naturalne lub sztuczne mają wpływ na mikrostrukturę, a także ilość otrzymywanych produktów reakcji, ponieważ wprowadzają do środowiska reakcji dodatkowe jony, które pozostaną w strukturze uwodnionych krzemianów wapnia lub wytworzą odrębne fazy mineralne. Tym samym mają wpływ na właściwości autoklawizowanego wyrobu.
Odpady flotacyjne są odpadem mineralnym (rozdrobniona skała płonna), powstającym jako pozostałość po procesie flotacyjnego wzbogacania rud miedzi. Podstawowymi składnikami odpadu są kwarc, dolomit i kalcyt. Oprócz podstawowych składników mineralnych odpady zawierają minerały ilaste oraz pozostałości minerałów siarczkowych. Wielkość ziaren odpadu jest mniejsza od 1 mm, a w składzie granulometrycznym przeważa frakcja ziarnowa poniżej 0,06 mm.
W zależności od kompozycji mogą one być wykorzystywane w różnych procesach i produktach, zwłaszcza na potrzeby budownictwa.
Jedną z najpopularniejszych metod zagospodarowania odpadów mineralnych, w tym flotacyjnych jest ich zestalanie i stabilizacja, zwłaszcza jako składnika materiałów wykorzystywanych w drogownictwie oraz w zastosowaniach budowlanych, do podsadzek wypełniających pustki kopalniane, i podobnych. Mimo istnienia rozwiązań dedykowanych tym zagadnieniom, nie znalazły one szerokiego zastosowania przemysłowego ze względu na brak jednorodności chemicznej i mineralogicznej oraz zawartość substancji szkodliwych.
Z opisu patentowego PL115024B1 znany jest sposób wytwarzania cegieł silikatowych o małej gęstości polegający na tym, że do mieszaniny surowej składającej się z piasku, wapna i wody dodaje się co najmniej 1% wagowy cementu, korzystnie 4-6% a mieszaninę zagęszcza przy nacisku mniejszym niż 15 MPa. Do mieszaniny surowej dodaje się środki porotwórcze oraz wypełniacze lekkie zastępujące w całości lub częściowo piasek. Znany jest z opisu patentu PL135258B1 sposób aktywizacji odpadów flotacyjnych przemysłu miedziowego, w którym do rozdrobnionych odpadów dodaje się 10% kwas siarkowy w ilości równej zawartości węglanów w tych odpadach. Operację mieszania prowadzi się w czasie 5-7 min, następnie masę poddaje się leżakowaniu w czasie 15-25 min. i stosuje do uzyskiwania tworzyw podobnych strukturalnie do pianobetonu lub betonu komórkowego.
Znany z opisu patentu US4376086 sposób wytwarzania kształtek polega na tym, że z mieszaniny proszku kwarcowego i/lub popiołu lotnego, wapna gaszonego a także aktywowanego termicznie przyspieszacza wiązania, gdzie stosuje się np. cement glinowy, anhydryt kwasu cytrynowego, uwodniony i bezwodny siarczan wapnia, środek porotwórczy i wodę oraz ewentualnie inne dodatki, formuje się ciągłą wstęgę masy. Opuszczającą urządzenie wstęgę masy tnie się na półwyroby, które po osiągnięciu wystarczającej sztywności poddaje się autoklawizacji. Z opisu patentu PL198350B1 znana jest masa na wyroby wapienno-piaskowe o podwyższonej wytrzymałości, składająca się z piasku kwarcowego, wapna palonego oraz dodatku mineralnego. Masa obok podstawowych surowców piasku kwarcowego w ilości 45-90% wag. oraz wapna palonego w ilości 6-9% wag. zawiera dodatek mineralny w postaci mielonego wapienia w ilości 7,0-23% wag. i/lub mielonego chalcedonitu w ilości 4,0 do 46% wag.
Cegła niewypalana z odpadu flotacyjnego miedzi i sposób jej przygotowania znany jest z opisu patentu CN104692720B. Sposób polega na ciśnieniowym formowaniu cegły z mieszaniny utworzonej z 55~80% mikroproszku flotacyjnego miedziowego, 8~15% cementu, 7~20% kruszywa, 4,9-9,5% wody oraz domieszkę reduktora wody i aktywatora alkaliów ilości 0,1-0,5%. Jako reduktor alkaliów wprowadza się szkło wodne, węglan sodu, wodorotlenek potasu, wodorotlenek sodu. Sposób wytwarzania obejmuje etapy przeprowadzania mieszania na sucho, mieszania na mokro, formowania tłocznego, utwardzania naturalnego lub utwardzania w autoklawie.
Sposób wytwarzania autoklawizowanych cegieł wapienno-piaskowych z odpadami miedziowymi znany jest również z opisu patentu CN104860636B. Cegły silikatowe zawierają masowo 35-45% piasku z odpadu flotacyjnego miedzi, 8-12% żużla karbidowego, 15-20% zrębków kamiennych i 30-35% drobnego piasku. Efektywna zawartość tlenku wapnia w żużlu wynosi nie mniej niż 65%. Zawartość dwutlenku krzemu w piasku z odpadów flotacyjnych miedzi jest nie mniejsza niż 35%. Zawartość wody w zrębkach kamiennych nie przekracza 3%, a w drobnym piasku 7%.
Opis wynalazku CN1050174A dotyczy sposobu wytwarzania cegieł wapienno-piaskowych z zastosowaniem materiałów odpadowych. Jako składniki zawiera 65-80% wag. piasku, 12-25% wag. wapna w przeliczeniu na aktywne CaO oraz dodatki w ilości poniżej 30% wag., odpadów takich jak np. popioły węglowe lub pyły wulkaniczne. Rozwiązanie znane z opisu wynalazku CN114230258A ujawnia autoklawizowaną cegłę wapienno-piaskową, przygotowaną z wykorzystaniem odpadów flotacyjnych miedzi, popiołu lotnego, cementu, piasku rzecznego, metakaolinu, środka redukującego wodę oraz żużla. Z opisu CN115159998A znana jest ogniotrwała cegła silikatowa i sposób jej wytwarzania z wykorzystaniem żużla miedziowego. Mieszanina surowcowa przeznaczona na autoklawizowane wyroby wapienno-piaskowe, znana z opisu patentu PL228420B1, składa się z drobno mielonego piasku kwarcowego w ilości 67,7-79,6% wag., tlenku wapnia w ilości 6,0-7,0% wag. oraz dodatku mineralnego w postaci granulowanego żużla wielkopiecowego w ilości 4,0-12,0% wag. i aktywatorów chemicznych oraz wody w ilościach zależnych od rodzaju wprowadzonego aktywatora. Jako aktywatory chemiczne stosuje się gips lub anhydryt lub wodorotlenek sodu, wodorotlenek potasu lub węglan sodu.
Z opisu wynalazku PL439792A1 znany jest sposób wytwarzania wyrobów silikatowych z zastosowaniem drobnoziarnistego odpadu pyłu ceglanego. Sposób polega na tym, że miesza się suche składniki obejmujące tlenek wapnia, gips dwuwodny oraz materiał odpadowy i piasek, następnie dodaje wodę i po zmieszaniu poddaje dojrzewaniu w podwyższonej temperaturze. Masę umieszcza się w formach, prasuje pod ciśnieniem 20 MPa przez około 60-120 s i poddaje autoklawizacji.
Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania materiału budowlanego, w wyniku którego materiał z odpadów flotacyjnych rud miedzi można zastosować do wytwarzania wyrobów formowanych, z niewielką ilością materiałów dodatkowych, posiadającego korzystne parametry wytrzymałościowe.
Sposób, według wynalazku, wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych, ze składników mineralnych zawierających materiał wapienny i materiał kwarcowy, obejmujących rozdrobniony piasek i rozdrobniony odpad flotacyjny, z których wytwarza się mieszaninę z wodą a po wstępnym dojrzewaniu masę formuje w kształtkę i utwardza w warunkach hydrotermalnych, charakteryzuje się tym, że mieszanina zawiera 35-50% wag., korzystnie 45% wag. aktywizowanego termicznie odpadu flotacyjnego, wapno wysokoreaktywne w ilości 3-5% wag., piasek w ilości 25-45% wag., korzystnie 41% wag. oraz 8-15% wag., korzystnie 11% wag. wody, przy czym z aktywizowanym termicznie odpadem flotacyjnym wprowadza się aktywne tlenki wapnia i magnezu oraz krzemionkę. Ponadto stosuje się rozdrobniony odpad flotacyjny, aktywizowany termicznie, o powierzchni właściwej z zakresu 3000 do 8000 cm2/g, korzystnie 5000 cm2/g według Blaine’a.
Odpad flotacyjny po aktywizacji termicznej, prowadzonej w temperaturze od 600°C do 900°C w czasie 1,5-2 godzin, szybko schładza się do temperatury otoczenia.
Dojrzewanie mieszaniny w temperaturze z zakresu 18°C - 25°C prowadzi się w warunkach nieizolowanych lub izolowanych z wytworzeniem matrycy niskozasadowych uwodnionych krzemianów wapnia i magnezu oraz glinokrzemianów wapnia.
Utwardzanie hydrotermalne uformowanej masy prowadzi się pod ciśnieniem nasyconej pary wodnej z zakresu 1,3-2,0 MPa, w temperaturze 190°C - 250°C, korzystnie 200°C, w czasie 6 h - 16 h, korzystnie do uzyskania wytrzymałości na ściskanie co najmniej 30 MPa.
Kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych, zawierająca składniki mineralne z materiałem wapiennym i materiałem kwarcowym, obejmująca rozdrobniony odpad flotacyjny oraz rozdrobniony piasek, charakteryzuje się tym, że zawiera 35-50% wag., korzystnie 45% wag. aktywizowanego termicznie odpadu flotacyjnego, wapno wysokoreaktywne w ilości 3-5% wag., rozdrobniony piasek w ilości 25-45% wag., korzystnie 41% wag. oraz 8-15% wag., korzystnie 11% wag. wody, przy czym aktywizowany termicznie odpad flotacyjny ma powierzchnię właściwą 3000 do 8000 cm2/g, korzystnie 5000 cm2/g według Blaine’a.
Sposób według wynalazku umożliwia stosowanie materiałów odpadowych flotacyjnych jako składnika receptury materiałów budowlanych, co prowadzi do oszczędności surowców, których eksploatacja lub produkcja jest obciążeniem dla środowiska. Ponadto wykorzystanie odpadów flotacyjnych rud miedzi zmniejsza ich udział na składowiskach.
Jak już wspomniano, do produkcji materiałów budowlanych wapienno-piaskowych według znanych receptur używa się mieszaniny surowców w proporcjach, która zawiera najczęściej: 90-92% mielonego piasku, 7-8% wapna oraz 2-3% wody. Modyfikacja tej receptury polega na wprowadzaniu wielu różnych materiałów lub dodatków mineralnych naturalnych lub sztucznych.
Wytwarzanie materiału budowlanego formowanego, według wynalazku, prowadzi się z wykorzystaniem odpadu flotacyjnego ,a także dodatkowych źródeł tlenków wapnia i krzemu. Odpad flotacyjny w materiale wyjściowym zawiera minerały węglanowe oraz kwarc, jako źródło wapnia i krzemionki. Natomiast dodatkowe materiały wapienny i krzemowy, wprowadza się w postaci wapna wysoko reaktywnego, a materiałem krzemowym jest rozdrobniony piasek.
W przypadku odpadu flotacyjnego wymagane jest jego przetworzenie dla uzyskania odpowiednich cech w celu wytworzenia w materiale odpadu składników aktywnych. Ponadto dla utworzonej już mieszaniny surowców opracowano dalsze warunki procesowe utwardzania uformowanego materiału, co opisano w dalszej części opisu.
Stosowany jako materiał wyjściowy odpad flotacyjny poddaje się aktywizacji przez obróbkę termiczną, następnie, po schłodzeniu, aktywizacji mechanicznej, podczas której odpad rozdrabnia się do uzyskania powierzchni właściwej od 3000 cm2/g do 8000 cm2/g, korzystnie powyżej w 5000 cm2/g według Blaine’a, dla rozwinięcia powierzchni właściwej, co zwiększa stopień przereagowania ziaren.
Podczas obróbki termicznej odpad praży się w temperaturze nie wyższej niż 900°C, korzystnie w 800°C, w czasie 1,5 do 2 godzin, po czym odpad jest szybko chłodzony do temperatury otoczenia i rozdrabniany. Szybkie chłodzenie ogranicza destabilizację utworzonych związków i powstanie mało aktywnych przemian polimorficznych np. typu TC2S. W tak przetworzonym odpadzie podstawowym mineralnym składnikiem jest kwarc (SiO2).
Podczas prażenia zachodzą procesy fizykochemiczne oraz przemiany strukturalne w wyniku których z odpadów węglanowych, zwłaszcza węglanu wapnia i węglanu magnezu, powstaje materiał mineralny bogaty w reaktywne tlenki wapnia (CaO) i magnezu MgO (peryklaz), które w odpowiednich warunkach tworzą uwodnione związki. Tlenki wapnia i magnezu reagując z dwutlenkiem krzemu tworzą nowe związki o charakterze wiążącym belit (2CaO-SiO2) i merwinit (Ca3Mg[SiO4]2). Zawarte w odpadzie flotacyjnym składniki ilaste (illit i kaolinit) ulegają całkowitej dehydroksylacji. Kaolinit przechodzi w postać amorficzną - metakolin, który wykazuje aktywność pucolanową. W procesie przetwarzania uwodnionego odpadu ta amorficzna faza glinianowo krzemianowa stanowi ważny składnik, ponieważ w reakcji z wodorotlenkiem wapnia (portlantydem) przekształca się w uwodnione krzemiany wapnia, glinokrzemiany wapnia oraz gliniany wapniowe.
Po aktywizacji termicznej i mechanicznej odpadu flotacyjnego, opisanej wyżej, zawarte w jego materiale składniki mają wpływ na sposób krystalizowania i formę uwodnionych po procesie autoklawizacji krzemianów wapniowych oraz właściwości otrzymanego w ten sposób materiału. Następnie z udziałem aktywowanego odpadu flotacyjnego przygotowuje się mieszaninę, stanowiącą kompozycję surowcową, przy czym odpad wprowadza się w ilości, która dla określonych warunków procesowych zapewnia korzystne stosunki molowe składników oraz wysokie parametry wytrzymałościowe uformowanego i utwardzonego materiału budowlanego.
PL 248844 Β1
Z aktywizowanym termicznie odpadem flotacyjnym, stosowanym w ilości 35-50% wag., korzystnie 45% wag., do mieszaniny wprowadza się z aktywne tlenki wapnia, magnezu oraz krzemionkę. Ponadto stosuje się dodatkowe składniki zawierające materiał wapienny i materiał kwarcowy. Materiał wapienny w postaci wapna wysoko reaktywnego wprowadza się do mieszaniny w ilości 3-5% wag. Natomiast materiałem kwarcowym jest rozdrobniony piasek stosowany w ilości 25-45% wag., korzystnie 41 % wag. Natomiast wodę dodaje się w ilości 8-15% wag. korzystnie 11 % wag.
Wstępne dojrzewanie mieszaniny prowadzi się w warunkach hydratacji przez 3-5 godzin w reaktorze, w warunkach izolowanych lub nieizolowanych, w temperaturze 18°C-25°C (w warunkach pokojowych).
Podczas tego procesu w reakcjach syntezy powstają uwodnione m. innymi tlenki wapnia i magnezu, krzemiany wapnia i magnezu oraz glinokrzemiany wapnia. Następuje wstępne utwardzanie masy wskutek zachodzących reakcji wiązania wodorotlenku wapnia, które prowadzi się również w warunkach hydrotermalnych. W całej objętości masy tworzy się matryca niskozasadowych uwodnionych krzemianów wapnia i magnezu, glinianów wapniowych oraz glinokrzemianów wapnia.
Następnie wstępnie utwardzoną mieszaninę formuje się w kształtkę w znany sposób przez prasowanie, ubijanie lub podobne w celu nadania właściwej formy kształtce, z zastosowaniem odpowietrzania o ile jest konieczne.
Uformowaną kształtkę poddaje się utwardzaniu hydrotermalnemu (autoklawizacji), pod ciśnieniem nasyconej pary wodnej od 1,3 do 2,0 MPa, korzystnie 1,5 MPa, w temperaturze od 190°C do 250°C, korzystnie 200°C, przez 6-16 godzin.
Wynalazek objaśniono poniżej na podstawie przykładu realizacji korzystnego wariantu, który wykonano w skali półprzemysłowej i rysunku na którym:
Fig. 1 przedstawia kształtkę budowlaną, z materiału mineralnego zawierającego odpad flotacyjny, a Fig. 2 to mikrostruktura materiału tej kształtki.
Przykład
Mieszaninę utworzono przez zarobienie 45% wag. aktywizowanego termicznie i rozdrobnionego odpadu flotacyjnego o powierzchni właściwej 5000 cm2/g według Blaine’a, 41% wag. drobnego piasku kwarcowego, 3% wag. wapna wysoko reaktywnego oraz wody w ilości 11% wag. Po wymieszaniu materiał poddano wstępnemu dojrzewaniu w reaktorze w warunkach pokojowych przez 4 godziny.
Kształtki uformowane z wstępnie utwardzonej mieszaniny z wykorzystaniem ubijaka oraz z odpowietrzaniem, poddano procesowi autoklawizacji pod ciśnieniem od 1,3 do 1,5 MPa, w temperaturze 200°C, w czasie 8 godzin.
Po procesie hydrotermalnym materiał kształtki ma jasny kolor, jest nieporowaty, a kształtka posiada wytrzymałość na ściskanie 32.5 MPa, odpowiadającą normie właściwej dla materiałów silikatowych.
| Receptura | ||
| Składnik | Ilość [kg/m3] | Ilość [% wag] |
| Odpad flotacyjny aktywizowany termicznie | 713,6 | 45,0 |
| Piasek | 650,0 | 41,0 |
| Wapno wysokoreaktywne | 47,6 | 3,0 |
| Woda | 174,4 | 11,0 |
| Wytrzymałość na ściskanie kształtki materiału budowlanego | 32,5 MPa |
W przeliczeniu na 1 m3 materiału budowlanego formowanego, zużyto około 713 kg odpadu flotacyjnego po termicznej aktywizacji, 650 kg piasku, 48 kg wapna wysoko reaktywnego oraz 174 kg wody.
Claims (5)
1. Sposób wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych, ze składników mineralnych zawierających materiał wapienny i materiał kwarcowy, obejmujących rozdrobniony piasek i rozdrobniony odpad flotacyjny, z których wytwarza się mieszaninę z wodą, a po wstępnym dojrzewaniu masę formuje w kształtkę i utwardza w warunkach hydrotermalnych, znamienny tym, że mieszanina zawiera 35-50% wag., korzystnie 45% wag. aktywizowanego termicznie odpadu flotacyjnego, wapno wysokoreaktywne w ilości 3-5% wag., piasek w ilości 25-45% wag., korzystnie 41% wag. oraz 8-15% wag., korzystnie 11% wag. wody, przy czym z aktywizowanym termicznie odpadem flotacyjnym wprowadza się aktywne tlenki wapnia i magnezu oraz krzemionkę, ponadto stosuje się rozdrobniony odpad flotacyjny, aktywizowany termicznie, o powierzchni właściwej z zakresu 3000 do 8000 cm2/g, korzystnie 5000 cm2/g według Blaine’a.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odpad flotacyjny po aktywizacji termicznej, prowadzonej w temperaturze od 600°C do 900°C w czasie 1,5-2 godzin, szybko schładza się do temperatury otoczenia.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dojrzewanie mieszaniny w temperaturze z zakresu 18°C - 25°C prowadzi się w warunkach nieizolowanych lub izolowanych z wytworzeniem matrycy niskozasadowych uwodnionych krzemianów wapnia i magnezu, glinokrzemianów wapnia oraz glinianów wapniowych.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utwardzanie hydrotermalne uformowanej masy prowadzi się pod ciśnieniem nasyconej pary wodnej z zakresu 1,3-2,0 MPa, w temperaturze 190°C - 250°C, korzystnie 200°C, w czasie 6 h - 16 h, korzystnie do uzyskania wytrzymałości na ściskanie co najmniej 30 MPa.
5. Kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych, zawierająca składniki mineralne z materiałem wapiennym i materiałem kwarcowym, obejmująca rozdrobniony odpad flotacyjny oraz rozdrobniony piasek, znamienna tym, że zawiera 3550% wag., korzystnie 45% wag. aktywizowanego termicznie odpadu flotacyjnego, wapno wysokoreaktywne w ilości 3-5% wag., rozdrobniony piasek w ilości 25-45% wag., korzystnie 41% wag. oraz 8-15% wag., korzystnie 11% wag. wody, przy czym aktywizowany termicznie odpad flotacyjny ma powierzchnię właściwą 3000 do 8000 cm2/g, korzystnie 5000 cm2/g według Blaine’a.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL447614A PL248844B1 (pl) | 2024-01-25 | 2024-01-25 | Sposób oraz kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL447614A PL248844B1 (pl) | 2024-01-25 | 2024-01-25 | Sposób oraz kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL447614A1 PL447614A1 (pl) | 2025-07-28 |
| PL248844B1 true PL248844B1 (pl) | 2026-02-02 |
Family
ID=96498416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL447614A PL248844B1 (pl) | 2024-01-25 | 2024-01-25 | Sposób oraz kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL248844B1 (pl) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL222233B1 (pl) * | 2009-12-30 | 2016-07-29 | Kghm Ecoren Spółka Akcyjna | Sposób otrzymywania mineralnego materiału wiążącego z odpadów flotacyjnych rud miedzi |
| PL230731B1 (pl) * | 2014-04-03 | 2018-12-31 | Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie | Zestaw surowcowy przeznaczony do otrzymywania autoklawizowanych wyrobów wapienno-piaskowych |
| CN116375441A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-04 | 矿冶科技集团有限公司 | 分级处理铜尾矿制备装饰一体化蒸压加气混凝土砌块的方法和蒸压加气混凝土砌块 |
-
2024
- 2024-01-25 PL PL447614A patent/PL248844B1/pl unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL222233B1 (pl) * | 2009-12-30 | 2016-07-29 | Kghm Ecoren Spółka Akcyjna | Sposób otrzymywania mineralnego materiału wiążącego z odpadów flotacyjnych rud miedzi |
| PL230731B1 (pl) * | 2014-04-03 | 2018-12-31 | Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie | Zestaw surowcowy przeznaczony do otrzymywania autoklawizowanych wyrobów wapienno-piaskowych |
| CN116375441A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-04 | 矿冶科技集团有限公司 | 分级处理铜尾矿制备装饰一体化蒸压加气混凝土砌块的方法和蒸压加气混凝土砌块 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| KRYSTYNA RAJCZYK: "PRACE Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych Nr 27 (październik-grudzień) ISSN 1899-3230 Warszawa-Opole 2016 str. 71-83", „SPOIWO MINERALNE OPARTE NA PRZETWORZONYCH TERMICZNIE ODPADACH FLOTACYJNYCH POWSTAJĄCYCH W KGHM POLSKA MIEDŹ S.A." * |
| ŁUKASZ GOŁEK, MIRJA ILLIKAINEN, JAN DEJA, ŁUKASZ KOTWICA, EWA KAPELUSZNA, PIOTR STĘPIEŃ: "Dni Betonu 2016 str.1-11", „WPŁYW DODATKU ODPADÓW POFLOTACYJNYCH Z KOPALNI MIEDZI NA WŁAŚCIWOŚCI ZAPRAW ŻUŻLOWO-ALKALICZNYCH" * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL447614A1 (pl) | 2025-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2970003B1 (en) | High-strength geopolymer composite cellular concrete | |
| US6395205B1 (en) | Method of manufacturing an aerated autoclaved concrete material | |
| EP3694818B1 (en) | Method for manufacturing binders hardening by hydration and carbonation | |
| EP2383238A1 (en) | Process for the manufacture of aerated concrete construction materials and construction materials obtained thereof | |
| Alhozaimy et al. | Properties of high strength concrete using white and dune sands under normal and autoclaved curing | |
| US7682448B2 (en) | High compressive strength silica mortar and manufacturing method thereof | |
| MX2011002977A (es) | Composicion cementosa de peso ligero a base de ceniza volatil con elevada resistencia a la compresion y fraguado rapido. | |
| CN113716927A (zh) | 一种磷石膏基土壤固化剂、制备方法与固化试样及其制备方法 | |
| KR101432750B1 (ko) | 석탄재를 이용한 모르타르 또는 콘크리트 조성물 및 그의 용도 | |
| CN103261115A (zh) | 用于原位制备轻量飞灰基骨料的方法 | |
| US20230019095A1 (en) | Method for producing supersulphated cement | |
| CN112430050A (zh) | 一种免蒸压加气混凝土及其制备方法 | |
| KR100929309B1 (ko) | 활성고령토와 폐콘크리트슬러지를 이용한 콘크리트 경화체 제조방법 | |
| Turuallo et al. | Sustainable cementitious materials: The effect of fly ash percentage as a part replacement of portland cement composite (PCC) and curing temperature on the early age strength of fly ash concrete | |
| PL248844B1 (pl) | Sposób oraz kompozycja do wytwarzania formowanych autoklawizowanych materiałów budowlanych | |
| KR20180020021A (ko) | 모래를 사용하지 않는 모르타르 조성물 및 그의 용도 | |
| Si-Ahmed et al. | Performance of cement mortar with waste ground clay brick | |
| KR102390008B1 (ko) | 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 발포 경량보드 | |
| KR101117780B1 (ko) | 시멘트 킬른 바이패스 더스트를 이용한 다공성 규산칼슘 경화체 제조방법 | |
| CN113800835A (zh) | 硅酸镁钙免烧砖及其制备方法 | |
| KR890002693B1 (ko) | 기포 콘크리트의 경화조정제 | |
| CA2261115C (en) | Controlled reactivity quicklime and method for producing aerated autoclaved concrete | |
| El-Didamony et al. | PHYSICO-CHEMICAL AND MECHANICAL PROPRIETIES OF SUPERSULPHATED CEMENT PASTES | |
| CN117645420B (zh) | 一种碳酸化硬化的低钙水泥及其制备与硬化方法 | |
| KR960006226B1 (ko) | 초조성형에 의한 슬래그 보오드의 제조방법 |