RU2101244C1

RU2101244C1 - Binding agent

Info

Publication number: RU2101244C1
Application number: RU94017677A
Authority: RU
Inventors: Т.Я. Гальперина; Л.В. Потетенко; В.В. Скородумов; А.В. Прошкин; М.П. Фишер; И.К. Шамрай
Original assignee: Гальперина Тамара Яковлевна; Скородумов Виктор Владимирович
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1998-01-10
Also published as: RU94017677A

Abstract

FIELD: production of new building materials; utilization of wastes resulting from activities of thermoelectric plants; environmental control. SUBSTANCE: present invention recommends to add to binder composition high-calcium fly ash, slag resulting from pyrometallurgical treatment of fly ash and gypsum, said components being used in following weight ratio, wt.%: high-calcium fly ash 24-30; slag 65-70; gypsum 5-6. EFFECT: 1) higher strength and better quality of building materials using proposed binder; 2) fly ash causing serious ecological problems is here utilized and gives profit. 3 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления вяжущих. The invention relates to the construction materials industry and can be used for the preparation of binders.

Известно вяжущее, получаемое на основе золы уноса от сжигания горючего сланца (Бутт Ю.М. Технология вяжущих веществ. М. Высшая школа, 1965, с.561). Known binder obtained on the basis of fly ash from the burning of oil shale (Butt Yu.M. Technology of binders. M. Higher School, 1965, p. 561).

Известное вяжущее при затворении водой в тонкодисперсном состоянии проявляет способность к самостоятельному отвердеванию, однако прочность получаемого камня очень низка. Known binder during mixing with water in a finely divided state shows the ability to self-harden, however, the strength of the resulting stone is very low.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является золошлаковое вяжущее, получаемое путем совместного помола высококальциевой золы уноса и шлака, взятого в одинаковых частях по массе (Савинкова М.А. Логвиненко А.Т. Золы канско-ачинских бурых углей. Новосибирск, Наука, 1979, с.83). The closest in combination of characteristics to the claimed one is an ash and slag binder obtained by co-grinding high-calcium fly ash and slag taken in equal parts by weight (Savinkova MA Logvinenko A.T. Ash Kansko-Achinsk brown coal. Novosibirsk, Nauka, 1979 p.83).

При затворении вяжущих водой достигается малая прочность, не превышающая 9 МПа, а при затворении слабыми растворами CaCl₂ или HCl достигается лишь 20 МПа. Кроме того, вяжущее имеет короткие сроки схватывания: начало наступает через 10-30 мин, конец через 30-60 мин. Также ослаблены и другие его технические свойства, обеспечивающие долговечность изделий на его основе - атмосферостойкость, сульфатоморозостойкость и др.When mixing binders with water, low strength is achieved, not exceeding 9 MPa, and when mixing with weak CaCl ₂ or HCl solutions, only 20 MPa is achieved. In addition, the binder has a short setting time: the beginning occurs in 10-30 minutes, the end in 30-60 minutes. Its other technical properties are also weakened, ensuring the durability of products based on it - weather resistance, sulphate resistance, etc.

Ввиду указанных недостатков золошлаковое вяжущее не получило широкого применения. Due to these drawbacks, the ash and slag binder is not widely used.

Сущность изобретения заключается в создании состава вяжущего на основе высококальциевой золы-уноса, обладающего повышенными прочностными и улучшенными строительно-техническими свойствами, а также увеличении объема утилизации отходов ТЭЦ. The essence of the invention lies in the creation of a binder composition based on high-calcium fly ash, which has increased strength and improved construction and technical properties, as well as an increase in the volume of waste disposal of thermal power plants.

Сущность изобретения характеризуется совокупностью существенных признаков, включающих введение в состав вяжущего из шлака и высококальциевой золы-уноса, шлака пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса и гипса, при следующем соотношении компонентов, мас. The invention is characterized by a combination of essential features, including the introduction of a binder of slag and high calcium fly ash, slag pyrometallurgical processing of high calcium fly ash and gypsum, in the following ratio, wt.

Высококальциевая зола-унос 24-30
Шлак пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса 65-70
Гипс 5-6
Существенный отличительный признак изобретения использование гипса и шлака, получаемого в ходе известного пирометаллургического процесса переработки, в т.ч. и высококальциевой золы-уноса, в плавильной печи (электротермической индуктивной, ПЖВ и др. ). Сливаемый из печи расплав подвергают грануляции и помолу в смеси с исходной золой уносом и гипсом. Химический состав такого продукта в сравнении с исходной высококальциевой золой уносом обогащен оксидами кальция и алюминия, свободный оксид кальция отсутствует (табл. 1). Указанные изменения предопределяют более высокую гидравлическую активность получаемого шлака по отношению, например, к доменному или топливному шлаку.High calcium fly ash 24-30
65-70 pyrometallurgical slag processing of high-calcium fly ash
Gypsum 5-6
An essential distinguishing feature of the invention is the use of gypsum and slag obtained during the known pyrometallurgical processing process, including and high-calcium fly ash, in a melting furnace (electrothermal inductive, ПЖВ, etc.). The melt drained from the furnace is subjected to granulation and grinding in a mixture with the initial fly ash and gypsum. The chemical composition of such a product, in comparison with the initial high-calcium fly ash, is enriched with calcium and aluminum oxides, and there is no free calcium oxide (Table 1). These changes predetermine a higher hydraulic activity of the resulting slag in relation, for example, to blast furnace or fuel slag.

Содержание в предлагаемом вяжущем шлака пирометаллургической переработки высококальциевой золы уноса в пределах 65-70 мас. а также гипса в пределах 5-6 мас. является оптимальным, ввод шлака менее 65% не обеспечивает роста прочностных показателей вяжущего, а ввод ее более 70% не дает существенного прироста прочности; содержание гипса менее 5% не обеспечивает удлинение сроков схватывания и роста прочности, а свыше 6% может приводить к сбросу прочности из-за возможности неравномерности изменения объема ввиду избытка иона SO₃ в твердеющей системе.The content in the proposed binder slag pyrometallurgical processing of high calcium fly ash in the range of 65-70 wt. as well as gypsum in the range of 5-6 wt. is optimal, slag input of less than 65% does not provide an increase in the strength indicators of the binder, and its input of more than 70% does not give a significant increase in strength; the gypsum content of less than 5% does not provide an extension of the setting time and strength increase, and more than 6% can lead to a strength drop due to the possibility of uneven volume changes due to the excess of SO ₃ ion in the hardening system.

Ускорение гидратации и твердения предлагаемого вяжущего при затворении водой объясняется активацией шлака пирометаллургической переработки высококальциевой золы уноса за счет свободного оксида кальция из исходного продукта; с другой стороны, гипс реагирует с оксидами алюминия из исходной и плавленой зол и образует гидросульфоалюминат кальция, ослабляющий структурные связи в золах; это повышает активность взаимодействия зол с водой. The acceleration of hydration and hardening of the proposed binder during mixing with water is due to the activation of slag pyrometallurgical processing of high calcium fly ash due to free calcium oxide from the starting product; on the other hand, gypsum reacts with aluminum oxides from the starting and melted sols and forms calcium hydrosulfoaluminate, which weakens the structural bonds in the sols; this increases the activity of the interaction of evils with water.

Для приготовления предлагаемого вяжущего использовали высококальциевую золу унос от сжигания березовского угля КАТЭКа, а также шлак, полученный обработкой в рудотермической печи по приведенному пирометаллургическому процессу высококальциевой золы-уноса. Гипс природный, Заларинского месторождения (Иркутская область), SO₃ 40,1% (табл.1).To prepare the proposed binder, high-calcium fly ash from KATEK’s Berezovsky coal was used, as well as slag obtained by processing in an ore-thermal furnace using the above pyrometallurgical process of high-calcium fly ash. Natural gypsum, Zalarinsky deposits (Irkutsk region), SO ₃ 40.1% (table 1).

Готовили в лабораторной мельнице вяжущее из смеси исходной и плавленой золы и гипса следующих составов, мас. A binder was prepared in a laboratory mill from a mixture of initial and processed ash and gypsum of the following compositions, wt.

Пример 1. Example 1

Высококальциевая зола-унос 24
Шлак пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса 70
Гипс 6
Пример 2
Высококальциевая зола-унос 7
Шлак пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса 67
Гипс 6
Пример 3
Высококальциевая зола-унос 30
Шлак 65
Гипс 5
Для сравнения приготовлено золошлаковое вяжущее по прототипу. Вещественные составы предлагаемого вяжущего и вяжущего по прототипу приведены в табл. 2. Удельная поверхность составила 500±10 м²/кг. Все вяжущие испытаны по ГОСТ 310.1-76-310.3-76 и 310. 4-81. Результаты испытаний приведены в табл.2.High Calcium Fly Ash 24
Pyrometallurgical slag processing of high-calcium fly ash 70
Gypsum 6
Example 2
High Calcium Fly Ash 7
Pyrometallurgical slag processing of high-calcium fly ash 67
Gypsum 6
Example 3
High Calcium Fly Ash 30
Slag 65
Gypsum 5
For comparison, prepared ash and slag binder according to the prototype. The material compositions of the proposed binder and binder according to the prototype are given in table. 2. The specific surface was 500 ± 10 m ² / kg. All binders are tested according to GOST 310.1-76-310.3-76 and 310.4-81. The test results are shown in table.2.

Данные табл.2 показывают, что вяжущее по предлагаемому решению соответствует марке 300, тогда как по прототипу только марке 200 в случае использования в качестве затворителя 3% раствора HCl. Сроки схватывания предлагаемого вяжущего соответствуют требованиям строительной практики: начало через

, конец через

ч; у прототипа они очень сокращены, особенно в случае применения HCl.The data in table 2 show that the binder according to the proposed solution corresponds to brand 300, while according to the prototype only brand 200 if 3% HCl solution is used as a hardener. The setting time of the proposed binder meets the requirements of construction practice: start through

end through

h; the prototype they are very reduced, especially in the case of HCl.

Как следует из табл. 2, доля потребленной высококальциевой золы-уноса (исходной и переплавленной из нее) существенно возрастает и составляет в вяжущем до 95 мас. против 50 мас. у прототипа. As follows from the table. 2, the proportion of consumed high-calcium fly ash (initial and smelted from it) increases significantly and amounts to 95 wt. against 50 wt. at the prototype.

Вяжущее атмосферостойко, имеет хорошую удобоукладываемость, характеризуется устойчивым набором прочности к шести месяцам она приближается к 40,0 МПа имеет удовлетворительные морозо- и сульфатостойкость. The binder is weatherproof, has good workability, is characterized by a steady set of strength by six months, it approaches 40.0 MPa, it has satisfactory frost and sulfate resistance.

Предлагаемое вяжущее позволяет организовать безотходную технологию сжигания угля на ТЭС, отказаться от громоздких, дорогих, экологически вредных шламохранилищ, расширить произодство удешевленных местных вяжущих материалов из высококальциевой золы-уноса без применения автоклавной обработки или химических добавок. The proposed binder allows you to organize a waste-free technology for burning coal at TPPs, abandon bulky, expensive, environmentally harmful sludge storages, expand the production of cheapened local binders from high-calcium fly ash without the use of autoclaving or chemical additives.

Claims

A binder, including high-calcium fly ash and slag, characterized in that it contains pyrometallurgical slag processing of high-calcium fly ash and additionally gypsum in the following ratio of components, wt.

High calcium fly ash 24 30
Pyrometallurgical slag processing of high-calcium fly ash 65 - 70
Gypsum 5 61